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特開2000-252946号公報

特開2001-292034号公報

 プリディストーション方式では、電力増� ��器の飽和電力以上のピーク電力については� ��償することはできない。また、LCP-COFDM方式� ��は、出力変調波は、大きなピーク電力が発� ��したときには、信号電力を小さく制御する� ��めに雑音に対して弱くなる。部分系列伝送� ��式は、ピーク電力を低減することで帯域外� ��を低減できるものの、前記位相重みで低減� ��きるピーク電力に限界があり、必ずしも、� ��対値としてピーク電力を抑圧できるわけで� ��ない。

 LCP-COFDMと部分系列伝送方式との組合せで� ��、各方式の特性改善はできるものの、依然� ��してサイドインフォーメーションの伝送を� ��う必要があるという欠点を有する。また、� ��ーク電力発生時、線形改善方式では、一時� ��でも高電圧又は大電流を印加して線形性を� ��善するものの、増幅器の線形性を改善した� ��き、増幅器の小信号利得、遅延時間特性、� ��線形特性(AM(Amplitude modulation)-AM, AM-PM(Phase m odulation)特性)等に変化が現れ、大きいピーク� ��力に対応しようとすると信号の品質に悪影� ��が出る。

 本発明は、上記従来技術の問題点を解消� ��、OFDM変調波にピークがあるときの歪みを、 短い遅延時間で補償できるOFDM変調波出力装� �、及び、歪補償方法を提供することを目的� �する。

 本発明は、プレディストーション方式を� ��用するOFDM変調波出力装置であって、入力デ ータに基づいて振幅を抽出する振幅抽出部と 、前記振幅抽出部にて抽出された振幅が所定 の振幅よりも大きいと、OFDM変調波を増幅す� �電力増幅器の電力を定格電力を超える電力� �設定し、前記電力増幅器における飽和点を� �大させる電力増幅器制御部と、定常時にお� �る前記電力増幅器の非線形特性を補償する� �めの補償値データテーブルと、前記電力増� �器の飽和点を拡大させた電力における前記� �力増幅器の非線形特性を補償するための補� �値データテーブルとを記憶しておき、前記� �力増幅器制御部が、前記電力増幅器の飽和� �を拡大させたときには、該飽和点を拡大さ� �た際の電力に対応した補償値データテーブ� �を選択し、該選択したテーブルに基づいて� �プレディストーションにおける重み付けの� �を決定する補償値選択制御部とを備えるこ� �を特徴とするOFDM変調波出力装置を提供する� ��

 本発明は、プレディストーション方式を適� ��するOFDM伝送方式における歪補償方法であっ て、入力データに基づいて振幅を抽出し、前 記抽出された振幅が所定の振幅よりも大きい ときには、OFDM変調波を増幅する電力増幅器� �電力を定格電力を超える電力に設定し、前� �電力増幅器における飽和点を拡大させ、定� �時における前記電力増幅器の非線形特性を� �償するための補償値データテーブルと、前� �電力増幅器の飽和点を拡大させた電力にお� �る前記電力増幅器の非線形特性を補償する� �めの補償値データテーブルとを記憶してお� �、前記電力増幅器の飽和点を拡大させたと� �には、該飽和点を拡大させた際の電力に対� �した補償値データテーブルを選択し、前記� �択したテーブルに基づいて、プレディスト� �ションにおける重み付けの値を決定するこ� �を特徴とするOFDM用歪補償方法を提供する。
 本発明の上記、及び、他の目的、特徴及び� ��益は、図面を参照する以下の説明により明� ��かになる。

 以下、図面を参照し、本発明の例示的な� ��施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の 一実施形態のOFDM変調波出力装置の構成を示� �ている。OFDM変調波出力装置100は、シリアル- パラレル変換回路(S-P変換回路)101、IFFT回路(� �速フーリエ逆変換回路)102、105、GI(ガードイ� ��ターバル)付加回路103、106、重み付けD/A変換 器104、107、直交変調回路112、電力増幅器113、 振幅抽出回路108、GI分付加回路109、ピーク連� ��制御回路110、重み付けD/A(デジタル/アナロ� �)変換器111、電力増幅器制御回路114、電力増� ��器特性補償データテーブル115、及び、補償� ��選択制御回路116を有する。

 S-P変換回路101は、入力シリアルデータ列� ��パラレルデータに変換する。IFFT(Qch)102及びI FFT(Pch)105は、パラレルデータに変換された入� ��データを入力し、それぞれ実数成分及び虚� ��成分について、高速フーリエ逆変換を行う� ��IFFT(Qch)102の出力は、GI付加回路103にてガー� �インターバルが付加され、重み付けD/A変換� �104を介して、直交変調回路112に入力される� �IFFT(Pch)105の出力は、GI付加回路106にてガード インターバルが付加され、重み付けD/A変換器 107を介して、直交変調回路112に入力される。 直交変調回路112は、双方の信号を直交変調す る。電力増幅器113は、直交変調回路112の出力 を増幅して出力する。これまでの動作は、通 常のOFDM変調波生成と同様の動作である。

 振幅抽出回路108は、入力データの組合せ� ��ら、振幅を抽出する。OFDM変調では、並列変 換された入力データは、サブキャリアごとに グルーピングされ、それらは、サブキャリア ごとの振幅位相上(周波数上)にマッピングさ� ��る。図2に、振幅位相上にマッピングされた 入力データ列を示す。この例は、16QAMである� ��マッピングされた信号は、逆高速フーリエ� ��換によって、周波数軸上の信号から時間信� ��に変換される。得られた時間信号で直交変� ��をかけることにより、OFDM変調波が得られる 。OFDM変調では、データ列がマッピングされ� �時点で、各サブキャリアの変調波の振幅位� �状態がわかる。振幅抽出回路108は、各サブ� �ャリアの振幅位相を、全てのサブキャリア� �をベクトル合成演算し、振幅成分の絶対値� �取ることで、OFDM変調波の振幅成分を抽出す� ��。

 振幅抽出回路108によって抽出された振幅� ��、GI分付加回路109にてガードインターバル� �の振幅が付加されて、重み付けD/A変換器111� �入力される。重み付けD/A変換器111は、振幅� �に対して重み付けを行い、入力された振幅� �に応じた値を出力する。入力された振幅値� �対する重み付けの値は、関数やテーブルな� �の形で記憶装置に記憶されている。電力増� �器制御回路114は、重み付けD/A変換器111の出� �に基づいて、電力増幅器113における供給電� �又は電流を制御して、電力増幅制御回路114� �電力を制御する。電力増幅器制御回路114は� �振幅抽出回路108が抽出した振幅が所定の振� �よりも大きいときには、重み付けD/A変換器11 1からの出力に従って、電力増幅器113に供給� �る電力を、定格電力を超えた電力に増加さ� �、電力増幅器113の飽和点を拡大させる。電� �増幅制御回路114は、例えば、振幅抽出回路10 8が抽出した振幅が0~5Vであれば電力増幅器113� ��おける供給電圧を5Vにし、振幅が10Vであれ� �電力増幅器113における供給電圧を12Vにする� �また、電力増幅制御回路114は、その振幅が6V であれば電力増幅器113における供給電圧を6V� ��し、振幅が9Vであれば電力増幅器113におけ� �供給電圧を10Vにする。

 図3に、電力増幅器113の入力-出力特性を� �す。電力増幅器113の出力は、曲線a1に示すよ うに、入力に対して非線形である。これを補 正するために、電力増幅器113の前段で、電力 増幅器113の入力-出力特性の逆特性を与え、� �線b1に示すように、プレディストーションを 行う。より詳細には、重み付けD/A変換器104及 び107にて、IFFT回路(Qch)102及びIFFT回路(Pch)105の 出力に対して、電力増幅器113の逆特性を付加 し、プレディストーションを行う。重み付け D/A変換器104、107にて付加する逆特性は、電力 増幅器特性補償データテーブル115に保存され ている。補償値選択制御回路116は、電力増幅 器特性補償データテーブル115を参照し、IFFT(Q ch)102の出力値、及び、IFFT(Pch)105の出力値に基 づいて、重み付けD/A変換器104、107の重み付け の値を決定する。

 ここで、電力増幅器制御回路114により、� ��力増幅器113の電力を増加させて飽和点をc1� �らc2に拡大させると、それに伴って、電力増 幅器113の入出力特性は曲線a2に変化する。こ� ��を補償するため、電力増幅器特性補償デー� ��テーブル115に、定常時のテーブルとは別に� ��電力増幅器113の飽和点を拡大させた際の供� ��電力に対応する補償値を指定したテーブル� ��用意しておく。補償値選択制御回路116は、� ��幅抽出回路108で抽出された振幅値が、電力� ��幅器113の飽和点を拡大させる振幅値である� ��きには、飽和点を拡大させた際の入出力特� ��の逆特性に対応した曲線b2を指定したテー� �ルを選択する。その後、選択したテーブル� �参照し、IFFT(Qch)102の出力値、及び、IFFT(Pch)10 5の出力値に基づいて、重み付けD/A変換器104� �107の重み付けの値が決定される。これによ� �、飽和点を拡大した際の非線形性が補償で� �る。

 電力増幅器113は、レーダなどの発信機と� ��様に、時間平均電力が絶対最大規格を超え� ��い範囲で、瞬間のピーク電力耐性がある。� ��って、OFDM波形が最大ピーク電力となるとき 、電力増幅器制御回路114により、電力増幅器 113の飽和点を、そのときのみ供給電圧又は電 流を増大し、拡大させたとしても問題はない 。しかし、ピークが続くと、電力増幅器113の 時間平均電力が絶対最大規格を超えることが 考えられる。ピークが続く場合には、電力増 幅器113の電力を下げて、電力増幅器113が保護 される。

 ピーク連続制御回路110は、振幅抽出回路1 08の出力に基づいてピークの連続を検出し、� ��ークが連続するときには、重み付けD/A変換� ��111の出力レベルを下げて、電力増幅器113の� ��力を低下させる。ピーク連続制御回路110は� ��例えば振幅抽出回路108の出力を積分し、積� ��値が所定の値を超えると、ピークが連続す� ��と判断して、電力増幅器113の電力を低下さ� ��る。これにより、電力増幅器113の時間平均� ��力が絶対最大規格を超える事態を避けるこ� ��ができる。このときの電力低下の速度は、� ��信側にて、AGC(Automatic gain control)が追いつ� �程度の速度とする。

 上記ピーク連続制御回路110の動作によっ� ��、電力増幅器113の電力を変化させると、電� ��増幅器113の入力-出力特性もそれに伴って変 化する。これに対応するために、補償値選択 制御回路116は、電力増幅器113の電力変化に合 わせて、使用する特性補償データテーブルを 変更する。補償値選択制御回路116が、電力増 幅器113の電力に応じたテーブルを選択するこ とで、重み付けD/A変換器104、107にて行われる 重み付けが変更され、電力増幅器113の出力の 線形性が保たれる。

 図4に、補償データテーブル校正時の構成 を示す。校正時には、制御部120は、電力増幅 器113の電力を、定格を超える電力に設定する 。S-P変換回路101は、この状態で、校正用参照 データテーブル121から既知のデータを受け取 り、重み付けD/A104、107は、入力データに対応 するOFDM変調波を出力する。直交復調回路117� �、このOFDM変調波を復調し、P信号、Q信号を� �る。PQテンプレート118は、校正用参照データ テーブル121が有するデータに対応するP信号� �Q信号を記憶しており、比較部119は、復調に� ��り得られたP信号、Q信号と、PQテンプレート 118に記憶されたP信号、Q信号とをそれぞれ比� ��する。制御部120は、比較部119から、誤差情� ��を抽出し、誤差が最小となるように、電力� ��幅器特性補償データテーブル115のテーブル� ��換えを行う。このテーブル書換えを繰り返� ��ことで、電力増幅器113の各電力に対応する� ��性補償データテーブルが得られる。

 本実施形態では、振幅抽出回路108で、入� ��データ列から振幅値を抽出し、抽出した振� ��値に応じて、電力増幅器113の電力を制御す� ��。本実施形態は、LCP-OFDM方式とは異なり、OF DM波形が最大ピーク電力となるとき、電力増� ��器113の飽和点を、そのときのみ供給電圧又� ��電流を増大し、拡大させる。このようにす� ��ことで、ピーク電力時の線形性を確保する� ��とができる。OFDM変調波がピ-ク電力となら� �いときには、比較的小さなバックオフで運� �することにより、低消費電力化を図ること� �できる。また、PTS(部分系列伝送)と組み合わ せることにより、より広いダイナミックレン ジと低消費電力化を図ることができる。

 関連技術には、アナログ変換されたPQ信� �から振幅成分のみを抽出し、再度デジタル� �号に戻し、段階的に電力増幅器で振幅変調� �る方式が知られている。しかし、この方式� �は、位相と振幅変調とを別々に行っており� �同期に大きな課題があり実用的ではない。� �た、上記と同様なことは、IFFT変換後のPQ直� �信号のベクトル和を取ることによっても可� �である。しかし、ベクトル和を取る時間分� �け遅延が発生するため、その分を補償する� �は、PQ信号を遅延させる必要がある。高速デ ータ伝送を実現させるためには、これら演算 による絶対遅延を極力小さくする必要があり 、このように演算を直列に行う場合、絶対遅 延が増大し、高速データ伝送が困難になる欠 点がある。本実施形態では、PQ直交信号の演� ��と、振幅抽出とを並列に行っており、高速� ��ータ転送が可能である。

 電力増幅器113の電力を入力データ列から� ��出された振幅に応じて変化させる場合、電� ��増幅器113の飽和点を変えることから、利得� ��化による進相、遅相が発生する(AM-PM変換)。 これを補償するために、電力増幅器113の特性 を予習しておき、飽和点制御の信号により生 じる位相・振幅誤差を相殺するよう、OFDM変� �波にあらかじめ重み付けプリディストーシ� �ンをかけておく。これにより、線形性を保� �ことができる。また、電力増幅器113の利得� �動時のヒステリシスにより入力デ-タ系列の� ��タ-ンによって非線形歪の補償値量が異なる が、本実施形態のOFDM変調波出力装置は、そ� �ような異なる補償値量にも対応する。本実� �形態では、ピークが連続する場合には、ピ� �ク連続制御回路110により、電力増幅器113の� �力を徐々に低下させる。このようにするこ� �で、電力増幅器113を保護することができる� �

 上記実施形態では、入力データに基づい� ��振幅を抽出し、抽出された振幅が、所定の� ��幅よりも大きいときには、電力増幅器の電� ��を、定格電力を超える電力に設定し、電力� ��幅器における飽和点を拡大させる。OFDM変調 波がピーク電力とならないとき、比較的小さ なバックオフで運用することにより、低消費 電力化を図ることができると共に、ピーク電 力となるときには、電力増幅器の飽和点を拡 大することで、線形性を保つことができる。 また、振幅の抽出は、入力データに基づいて 行われている。逆高速フーリエ変換を行った 後のPQ信号に対して振幅を抽出する方法もあ� ��が、その場合は、逆高速フーリエ変換と振� ��抽出とを直列に行うことになるので、遅延� ��間が長くなる。上記実施形態では、逆高速� ��ーリエ変換と振幅抽出とを並行して行うこ� ��で、遅延時間を短縮できる。

 上記実施形態では、電力増幅器の電力の� ��御では、抽出された振幅に応じて、電力増� ��器の電力を段階的に増加させる。この構成� ��より、電力増幅器の飽和電力を、OFDM変調波 のピークに応じて拡大させることができる。

 上記実施形態では、電力増幅器の飽和点� ��拡大させた際の電力増幅器特性補償データ� ��ーブルが、電力増幅器の複数の電力に対応� ��た補償値データテーブルを含み、補償値選� ��制御回路が、電力増幅器に設定される電力� ��対応した補償値データテーブルを選択する� ��成を採っている。この場合、電力増幅器の� ��電力で、入出力特性の線形性を保つことが� ��きる。

 上記実施形態では、重み付けD/A変換器に� ��入力データをフーリエ逆変換したデジタル� ��と、決定した重み付けの値とを入力し、デ� ��タル値のD/A変換と、プレディストーション� ��おける重み付けとを同時に行う。この構成� ��より、プレディストーションによる電力増� ��器への入力の補正を高速に行うことができ� ��。

 上記実施形態では、電力増幅器の電力を� ��格電力を超える電力に設定した際における� ��力データと、入力データに対するOFDM変調波 を復調して得られたデータとの誤差に基づい て、電力増幅器の飽和点を拡大させた電力に おける電力増幅器の非線形特性を補償するた めの電力増幅特性補償データテーブルを書き 換える。この構成により、誤差が最小となる ように、電力増幅特性補償データテーブルの 値を決定することで、電力増幅器における飽 和点を拡大した際の補償値を得ることができ る。

 上記実施形態では、電力増幅器の電力を� ��下させる際には、OFDM変調波の受信装置にお ける利得制御応答速度以内の速度で、電力増 幅器の電力を低下させる。この構成により、 電力増幅器の電力変化による受信側での影響 を最小限に抑えることができる。

 本発明を特別に示し且つ例示的な実施形� ��を参照して説明したが、本発明は、その実� ��形態及びその変形に限定されるものではな� ��。当業者に明らかなように、本発明は、添� ��のクレームに規定される本発明の精神及び� ��囲を逸脱することなく、種々の変更が可能� ��ある。

 本出願は、2007年3月8日出願に係る日本特� ��出願2007-058565号を基礎とし且つその優先権� �主張するものであり、引用によってその開� �の内容の全てを本出願の明細書中に加入す� �。