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JPS6352821B2 - - Google Patents
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JPS6352821B2 - - Google Patents

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JPS6352821B2
JPS6352821B2 JP55148001A JP14800180A JPS6352821B2 JP S6352821 B2 JPS6352821 B2 JP S6352821B2 JP 55148001 A JP55148001 A JP 55148001A JP 14800180 A JP14800180 A JP 14800180A JP S6352821 B2 JPS6352821 B2 JP S6352821B2
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JP
Japan
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nonlinear
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input
signal
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JP55148001A
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Junji Namiki
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は進行波管増幅器等(以下TWTと略
称する)による非線形歪みの補償技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a technique for compensating for nonlinear distortion caused by a traveling wave tube amplifier (hereinafter abbreviated as TWT).

マイクロ波帯のデイジタル通信は、衛星方式、
地上方式を問わず、周波数帯の有効利用の観点か
ら、より高密度な伝送方式で運用されることが義
務付けられよう。すなわち1979年の
〔International Conference on
Communications〕(ICC'79)のコンフアレン
ス・レコードの48.4.1ページから48.4.6ページに
記載されている“Characteristics of a High
Capacity 16 QAM Digital Radio System on
a Multipath Fading Channel”や同じく1979
年のNational Telecommunications
Conference(NTC'79)のコンフアレンス・レコ
ードの35.4.1〜35.4.3ページに記載の“Distortion
Analysis of 64QAM”でも分かるように多値の
直交振幅変調(QAM)が用いられることにな
る。
Digital communication in the microwave band is based on the satellite system,
Regardless of the terrestrial method, it will be mandatory to operate with a higher density transmission method from the perspective of effective use of frequency bands. That is, in 1979 [International Conference on
"Characteristics of a High"(ICC'79) conference record, pages 48.4.1 to 48.4.6.
Capacity 16 QAM Digital Radio System on
a Multipath Fading Channel” and also 1979
National Telecommunications of the Year
“Distortion” described on pages 35.4.1 to 35.4.3 of the conference record of the Conference (NTC’79)
As can be seen in ``Analysis of 64QAM'', multilevel quadrature amplitude modulation (QAM) will be used.

この時、問題になるが送信増幅器(TWT)の
非線形歪みであり、この歪みによりQAM信号は
歪められてしまうわけである。TWTの非線形歪
みは各TWTによつて微妙に異なるが一つの範疇
を形成している。すなわち振幅飽和特性(AM/
AM変換)と入力レベルxに対応した出力の位相
回転θ(x)特性(AM/PM変換)で特徴付けら
れる。
At this time, the problem is the nonlinear distortion of the transmission amplifier (TWT), which distorts the QAM signal. The nonlinear distortion of TWTs differs slightly depending on each TWT, but they form one category. In other words, the amplitude saturation characteristic (AM/
AM conversion) and output phase rotation θ(x) characteristics (AM/PM conversion) corresponding to input level x.

従つてこの種の歪みはかなりの程度まで比較的
簡単な回路で一般的に補償することが可能であ
る。
It is therefore generally possible to compensate for this type of distortion to a considerable extent with relatively simple circuits.

今、送信信号の帯域制限をTWTの前では行な
わない場合を考えると、非線形の影響を帯域制限
の影響から分離して考えることができるので、送
信側でも受信側でもこの歪みの様子を正しく観測
することができる。
Now, if we consider the case where band limiting of the transmitted signal is not performed in front of the TWT, we can separate the nonlinear effects from the band limiting effects, so we can accurately observe this distortion on both the transmitting and receiving sides. can do.

この考えに従つて従来からプリセツト形の非線
形歪み補償回路が色々提案されてきているが、こ
の回路を最も望ましい動作状態へ自動的に導く自
動追従形の回路は電子通信学会の通信方式研究会
の資料CS78−201の”自動追従形複素合成プリデ
イストーシヨンによるTWT非線形補償の検討”
に前例を見る程度である。この例はマイクロ波帯
SSB通信用に開発されたものなのでデイジタル伝
送にはあまりふさわしいものではない。
Based on this idea, various preset type nonlinear distortion compensation circuits have been proposed in the past, but an automatic tracking type circuit that automatically guides the circuit to the most desirable operating state is proposed by the Communication Systems Research Group of the Institute of Electronics and Communication Engineers. Material CS78-201 “Study of TWT nonlinear compensation using automatic tracking complex synthesis predistortion”
There is no precedent for this. This example is for microwave band
Since it was developed for SSB communication, it is not very suitable for digital transmission.

この発明の目的はデイジタル伝送に適した非線
形歪み補償制御方式を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a nonlinear distortion compensation control system suitable for digital transmission.

この発明によれば、デイジタル変調器の出力を
入力として、奇関数入出力特性回路と可変複素係
数回路とを通過させ、前記入力と加算して複素合
成歪み特性を発生させ、後段の非線形回路で発生
する非線形歪みを相殺するために設けられた非線
形補正回路の制御装置において、前記非線形回路
の出力信号と前記デイジタル変調器の入力信号ま
たは出力信号の少なくとも一方とから非線形回路
による歪み成分を検出する誤差検出器を備え、前
記デイジタル変調器の入力信号ないし出力信号の
一方と前記誤差検出器の出力の相関値に従い前記
可変複素係数回路の複素係数を増減することによ
り前記非線形回路の非線形歪みを取り除くように
したことを特徴とする自動追従形プリデイストー
タが得られ、任意のTWTに対し最も都合のよい
状態で非線形補償回路を動作せしめる非線形歪み
除去回路を提供することができる。
According to this invention, the output of a digital modulator is input, passed through an odd function input/output characteristic circuit and a variable complex coefficient circuit, and added to the input to generate a complex composite distortion characteristic. In a control device for a nonlinear correction circuit provided to cancel generated nonlinear distortion, a distortion component due to the nonlinear circuit is detected from an output signal of the nonlinear circuit and at least one of an input signal or an output signal of the digital modulator. An error detector is provided, and the nonlinear distortion of the nonlinear circuit is removed by increasing or decreasing the complex coefficient of the variable complex coefficient circuit according to the correlation value between one of the input signal or output signal of the digital modulator and the output of the error detector. An automatic follow-up predistorter characterized by the following features can be obtained, and it is possible to provide a nonlinear distortion removal circuit that allows the nonlinear compensation circuit to operate in the most convenient condition for any TWT.

次にこの発明について図面を参照して詳細に説
明する。
Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は従来から一般に用いられている非線形
補正回路のブロツク図、第2図は同回路の動作を
説明するための図である。
FIG. 1 is a block diagram of a conventionally commonly used nonlinear correction circuit, and FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the circuit.

第1図の回路は奇関数入出力特性回路10(例
えば3乗非線形素子)、可変複素係数回路を構成
する可変位相推移器11、可変減衰器12および
加算器13から成つている。
The circuit shown in FIG. 1 comprises an odd function input/output characteristic circuit 10 (for example, a cubic nonlinear element), a variable phase shifter 11, a variable attenuator 12, and an adder 13 forming a variable complex coefficient circuit.

入力端子100への入力xを第2図のベクトル
200とする。可変減衰器12の出力は第2図の
ベクトル208のように位相推移器11の移相量
φ〔rad〕によつて例えばベクトル201,20
2および203のように変化する。加算器13の
出力rはベクトル200とベクトル208のベク
トル和207であるからそれぞれベクトル20
4,205および206のようになる。ベクトル
208のベクトル200に対する相対的長さは奇
関数入出力特性回路10の特性f(x)に左右さ
れるが一般にf(x)={ax+bx3+cx5…}・α
(b、c≠0)の形をしているとすれば入力xが
大きくなるのに従つて相対的にベクトル208が
伸びる。従つて入出力位相差θaは増大し、相対
出力振幅は0<φ<π/2の範囲で増大する。第3 図は第1図の回路の入出力特性を示したもので曲
線301が振幅特性、曲線302が位相特性をそ
れぞれ示している。この特性はTWTの入出力特
性の逆特性の形をしている。
Let the input x to the input terminal 100 be the vector 200 in FIG. The output of the variable attenuator 12 is changed into vectors 201 and 20, for example, by the phase shift amount φ [rad] of the phase shifter 11, as shown in the vector 208 in FIG.
2 and 203. Since the output r of the adder 13 is the vector sum 207 of the vector 200 and the vector 208, each vector 20
4,205 and 206. The relative length of the vector 208 with respect to the vector 200 depends on the characteristic f(x) of the odd function input/output characteristic circuit 10, but generally f(x)={ax+bx 3 +cx 5 ...}・α
If it has the form (b, c≠0), the vector 208 will relatively extend as the input x becomes larger. Therefore, the input/output phase difference θa increases, and the relative output amplitude increases in the range of 0<φ<π/2. FIG. 3 shows the input/output characteristics of the circuit shown in FIG. 1, where a curve 301 shows the amplitude characteristics and a curve 302 shows the phase characteristics. This characteristic is the inverse of the input/output characteristic of TWT.

問題はパラメータα、φをいかに選べば任意の
TWT特性の逆特性を近似できるかと言うことに
なる。
The problem is how to choose parameters α and φ
The question is whether it is possible to approximate the inverse characteristic of the TWT characteristic.

今、xなる入力に対しTWTの非線形歪みによ
り f(x)=x+η・|x|2・x なるf(x)が出力されるとする。これは実際の
TWT非線形歪みの良い近似である。ここでηは η=α・ej〓 なる複素数である。またf(x)の第2項は第1
項に比較して通常 |x|≫|η・|x|2・x| である。
Now, suppose that f(x) is output as f(x)=x+η·|x| 2 ·x due to nonlinear distortion of TWT for input x. This is the actual
It is a good approximation of TWT nonlinear distortion. Here, η is a complex number such that η=α・e j 〓. Also, the second term of f(x) is the first term
Normally, |x|≫|η・|x| 2・x|

デイジタル信号XをTWTへ入力すると、その
出力は上に述べたようにf(x)=X+η・|x|
・X 今信号XをTWTへ入力する前に g(x)=x+ξ・|x|2・x (ξ=α・ej〓) なる特性を持つた非線形歪み補正回路を通すと、
TWT出力C0は、 C0=X+ξ|X|2・X+η{|X+ξ|X|2・X|2
・(X+ξ|X|2・X)} X+ξ|X|2・X+η|X|2・X=X+(ξ+η
)|X|2・X 従つてC0の本来の信号の値Xに対する誤差E
はC0から本来の値Xを引いて E=C0−X=(ξ+η)|X|2・X となる。この式よりξ=−ηとすることによりE
=0となる。
When digital signal X is input to TWT, its output is f(x)=X+η・|x|
2・X Before inputting the signal X to the TWT, if it passes through a nonlinear distortion correction circuit with the following characteristics:
The TWT output C 0 is: C 0 =
・(X+ξ| X2・X) }
) |X| 2・X Therefore, the error E of C 0 with respect to the original signal value X
subtracts the original value X from C 0 and becomes E=C 0 −X=( ξ +η) | From this formula, by setting ξ=-η, E
=0.

そしてξの制御(dξ/dt)は dξ/dt=∂|E|2/∂ξ×(微少係数) のように行うことによつてξ=−ηで∂|E|
/∂ξ=0となり安定する。
Then, the control of ξ (dξ/dt) is performed as follows: dξ/dt=∂|E| 2 /∂ξ×(minimal coefficient), so that ∂|E|
2 /∂ξ=0 and becomes stable.

∂|E|2/∂ξ=∂|E|2/∂ξR
+j∂|E|2/∂ξI=2(ξ+η)|X|6 (ξR=Real(ξ) ξI=Im(ξ)) ここで上式の値をこのような偏微分を経ないで
求める方法を考える。まず第1に以下のような量
C1をえる。
∂|E| 2 /∂ξ=∂|E| 2 /∂ξ R
+j∂|E| 2 /∂ξ I =2(ξ+η)|X| 6R =Real(ξ) ξ I =Im(ξ)) Here, the value of the above equation is not subjected to such partial differentiation. Think about how to find it. First of all, the following quantities
Get C 1 .

C1=E×〔デイジタル変調器の入力信号(
=本来のXの値)の複素共役〕 =(ξ+η)|X|2・X・X*=(ξ+
η)|X|2・|X|2 よつて C1=1/|X|2・∂|E|2/∂ξ=(実係数)× ∂|E|2/∂ξ となり∂|E|2/∂ξを求めたことになる。
C 1 = E × [digital modulator input signal (
= complex conjugate of (original value of X)] = (ξ+ η ) |
η) |X| 2・|X | 2 so C 1 = 1 / | This means that we have found 2 /∂ξ.

以上がこの発明の動作原理である。 The above is the operating principle of this invention.

第4図はこの発明の一実施例を示すブロツク図
で、図中、1は第1図の非線形補正回路(ただし
可変位相推移器11、可変減衰器12を複素掛算
器14で置き代えてある。)、2は非線形回路とし
て働く送信用TWT増幅器、5はデイジタル
QAM変調器で、入力端子500からのベース・
バンドQAM信号を搬送波変調波にする。ただし
送信フイルタは含まれていない。なお6は送信ア
ンテナである。3は先の説明のEを観測する誤差
検出器であり、TWT増幅器の出力の一部からも
とのベースバンド信号を再生する同期検波器24
と、もとのベースバンド信号との差を検出する減
算器22とから成る。同期検波器24は参照信号
発生器27と掛算器26と低域波器25とから
成る一般的なものである。4は非線形補正回路1
に複素係数ξを供給する回路でありその構成は dξ/dt=−E・X*よりξ=∫t -∞−E・X*dt を具体化したものである。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and in the figure, 1 is the nonlinear correction circuit of FIG. ), 2 is a transmitting TWT amplifier that works as a nonlinear circuit, and 5 is a digital
QAM modulator with base signal from input terminal 500.
Convert band QAM signal to carrier modulation wave. However, the sending filter is not included. Note that 6 is a transmitting antenna. 3 is an error detector that observes E described earlier, and a synchronous detector 24 that reproduces the original baseband signal from a part of the output of the TWT amplifier.
and a subtracter 22 that detects the difference between the baseband signal and the original baseband signal. The synchronous detector 24 is a general type consisting of a reference signal generator 27, a multiplier 26, and a low frequency filter 25. 4 is nonlinear correction circuit 1
This is a circuit that supplies a complex coefficient ξ to dξ/dt=-E*X * , and its configuration embodies ξ=∫ t -∞ -E*X * dt.

まず41はデイジタル変調器入力Xの複素共役
X*を得るためXの虚部の極性のみを反転する虚
部極性反転回路であり、44はE・X*の積を得
る複素掛算器、43は極性反転回路、42はξを
−E・X*の値に従つて変化させる積分器である。
First, 41 is the complex conjugate of the digital modulator input
An imaginary part polarity inversion circuit inverts only the polarity of the imaginary part of X to obtain X* , 44 is a complex multiplier that obtains the product of E. It is an integrator that changes according to the value of X * .

以上の説明から明らかなように、この発明によ
る制御は最大傾斜法に基づくものであり、非線形
回路の歪みが、非線形歪み補正回路の発生する歪
みの形の範疇にない場合でも制御が不安定になる
ことなく、最良な解が得られる。
As is clear from the above explanation, the control according to the present invention is based on the maximum slope method, and even if the distortion of the nonlinear circuit is not within the range of distortion generated by the nonlinear distortion correction circuit, the control becomes unstable. The best solution can be obtained without any problems.

なおEの求め方としては、本実施例の他に、
IF帯のデイジタル変調器出力とTWT出力をIF帯
までダウンコンバータによつて下げた信号との間
の差をとることによつても得られ、Xとの相関を
IF帯でとりたい場合には、Xの複素共役信号を
デイジタル変調器に入れて得ることもでき、先に
述べたIF帯のEとの間で相関がとれる。
In addition to this example, E can be found in the following ways:
It can also be obtained by taking the difference between the digital modulator output in the IF band and the signal of the TWT output downconverted to the IF band, and the correlation with
If it is desired to obtain the signal in the IF band, the complex conjugate signal of X can be obtained by inputting it into a digital modulator, and the correlation can be obtained with the signal E in the IF band mentioned above.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の非線形歪み補正回路の一例を示
すブロツク図、第2図は第1図の回路の動作説明
図、第3図は第1図の回路の入出力特性図、第4
図はこの発明の一実施例を示すブロツク図であ
る。 1……非線形歪み補正回路、2……非線形回
路、3……誤差検出器、4……複素係数供給回
路、5……デイジタル変調器。
Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional nonlinear distortion correction circuit, Fig. 2 is an explanatory diagram of the operation of the circuit shown in Fig. 1, Fig. 3 is an input/output characteristic diagram of the circuit shown in Fig. 1, and Fig. 4 is a block diagram showing an example of a conventional nonlinear distortion correction circuit.
The figure is a block diagram showing one embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Nonlinear distortion correction circuit, 2...Nonlinear circuit, 3...Error detector, 4...Complex coefficient supply circuit, 5...Digital modulator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 デイジタル変調器の出力を入力として、奇関
数入出力特性回路と可変複素係数回路とを通過さ
せ、前記入力と加算して複素合成歪み特性を発生
させ、後段の非線形回路で発生する非線形歪みを
相殺するために設けられた非線形補正回路の制御
装置において、前記非線形回路の出力信号と前記
デイジタル変調器の入力信号または出力信号の少
なくとも一方とから非線形回路による歪み成分を
検出する誤差検出器を備え、前記デイジタル変調
器の入力信号ないし出力信号の一方と前記誤差検
出器の出力の相関値に従い前記可変複素係数回路
の複素係数を増減することにより前記非線形回路
の非線形歪みを取り除くようにしたことを特徴と
する自動追従形プリデイストータ。
1 The output of the digital modulator is input, passed through an odd function input/output characteristic circuit and a variable complex coefficient circuit, and added to the input to generate a complex composite distortion characteristic, which eliminates the nonlinear distortion generated in the nonlinear circuit at the subsequent stage. A control device for a nonlinear correction circuit provided for cancellation, comprising an error detector that detects a distortion component due to the nonlinear circuit from an output signal of the nonlinear circuit and at least one of an input signal or an output signal of the digital modulator. , the nonlinear distortion of the nonlinear circuit is removed by increasing or decreasing the complex coefficient of the variable complex coefficient circuit according to the correlation value between one of the input signal or output signal of the digital modulator and the output of the error detector. Features an automatic follow-up pre-distorter.
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