JP2002344418A - Prefix type nonlinear distortion compensator - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で広帯域な歪補償が可能な前置型
非線形歪補償器を提供する。
【解決手段】 前置型非線形歪補償器は、増幅器16の
逆特性h(P)を用いて、ベースバンド信号x(t)を
ベースバンド信号y(t)に変換する非線形特性補償器
8と、増幅器16より出力され、ダウンコンバータ1
8、A/D変換器20および直交検波器22を通過し
た、増幅器16の利得qで正規化されたベースバンド信
号z´(t)を受け、バースバンド信号y(t)および
z´(t)に基づいて増幅器16の入出力特性g(P)
の逆特性h(P)を算出し、非線形特性補償器8に提供
する非線形特性推定器32とを含む。
(57) [Problem] To provide a front nonlinear distortion compensator capable of performing wideband distortion compensation with a simple configuration. SOLUTION: A prefix type nonlinear distortion compensator includes a nonlinear characteristic compensator 8 for converting a baseband signal x (t) into a baseband signal y (t) by using an inverse characteristic h (P) of an amplifier 16. , Output from the amplifier 16 and the down converter 1
8, receives the baseband signal z ′ (t) that has passed through the A / D converter 20 and the quadrature detector 22 and normalized by the gain q of the amplifier 16, and receives the baseband signals y (t) and z ′ (t ), The input / output characteristic g (P) of the amplifier 16
And a non-linear characteristic estimator 32 that calculates the inverse characteristic h (P) of the non-linear characteristic and supplies it to the non-linear characteristic compensator 8.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、前置型非線形歪補
償器に関し、特に、増幅器の入出力特性の逆特性を複素
多項式またはスプライン関数で近似した前置型非線形歪
補償器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a front nonlinear distortion compensator, and more particularly to a front nonlinear distortion compensator in which an inverse characteristic of input / output characteristics of an amplifier is approximated by a complex polynomial or a spline function.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、通信系の非線形歪補償を実現する
ために、各種デジタル回路による前置型非線形歪補償器
が作成されている。デジタル回路による前置型非線形歪
補償器として代表的なものにルックアップテーブルを用
いたものと、増幅器の逆関数を推定するものとがある。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to realize nonlinear distortion compensation of a communication system, a front-end nonlinear distortion compensator using various digital circuits has been created. Representative examples of a pre-type nonlinear distortion compensator using a digital circuit include those using a look-up table and those that estimate an inverse function of an amplifier.
【0003】ルックアップテーブルを用いた前置型非線
形歪補償器は、増幅器の特性を入力信号の振幅値に対し
て微小区間に分け、その区間の代表値をテーブルに格納
しておき、送信信号とそれに対応するテーブルの補償値
とを乗算して出力信号とするものである。A pre-type nonlinear distortion compensator using a look-up table divides the characteristics of an amplifier into small sections with respect to the amplitude value of an input signal, stores a representative value of the section in a table, And a compensation value in a table corresponding to the multiplication result to obtain an output signal.
【0004】一方、増幅器の逆関数を推定する前置型非
線形歪補償器として、pth−order−predi
storterと呼ばれるものがある。この前置型非線
形歪補償器は、信号変換器の逆関数を複素多項式近似す
るものである。複素多項式は、非線形関数の表現形式と
して最も一般的なボルテラ級数より導出され、歪補償が
行なわれる。On the other hand, as a pre-type nonlinear distortion compensator for estimating an inverse function of an amplifier, pth-order-predi is used.
There is something called a poster. This prefix type nonlinear distortion compensator approximates an inverse function of a signal converter with a complex polynomial. The complex polynomial is derived from the most general Volterra series as a form of expressing a nonlinear function, and distortion compensation is performed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ルックアップ
テーブルを用いた前置型非線形歪補償器では、テーブル
内の値は離散値をとるため、値の不連続性により、フロ
アノイズが上昇する。フロアノイズを解消するために
は、データ数を増やす必要があるが、データ数を増やす
とメモリ容量が多くなるという問題がある。However, in a front-end nonlinear distortion compensator using a look-up table, since the values in the table take discrete values, floor noise increases due to discontinuity of the values. In order to eliminate floor noise, it is necessary to increase the number of data. However, there is a problem in that increasing the number of data increases the memory capacity.
【0006】pth−order−predistor
terでは、計算精度を上げるために複素多項式の次数
を増やす必要がある。このため、計算時間がかかり、解
が収束しにくいという問題がある。[0006] pth-order-predistor
In ter, it is necessary to increase the order of the complex polynomial in order to increase the calculation accuracy. For this reason, there is a problem that it takes a long calculation time and the solution does not easily converge.
【0007】さらに、広帯域信号に対しては、ルックア
ップテーブル、pth−order−predisto
rterともに、信号帯域内の各周波数ごとに振幅、位
相の非線形性を補償する必要があるため、ハードウェア
化が困難であるという問題がある。Further, for a wideband signal, a look-up table, pth-order-predisto,
In both cases, it is necessary to compensate for the non-linearity of the amplitude and phase for each frequency in the signal band, so that there is a problem that it is difficult to implement hardware.
【0008】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、その目的は、簡単な構成で広帯域な歪補
償が可能な前置型非線形歪補償器を提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a front nonlinear distortion compensator capable of performing wideband distortion compensation with a simple configuration.
【0009】本発明の他の目的は、ノイズフロアを低く
押さえることができる前置型非線形歪補償器を提供する
ことである。Another object of the present invention is to provide a front type nonlinear distortion compensator which can keep the noise floor low.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のある局面に従う
前置型非線形歪補償器は、信号変換器の逆特性を複素多
項式で近似し、複素多項式に基づいて、入力信号を変換
し、変換後の信号を信号変換器に供給する非線形特性補
償器と、非線形特性補償器に接続され、信号変換器に供
給される信号および信号変換器で変換された変換出力信
号に基づいて、複素多項式の各係数を最小二乗推定する
非線形特性推定器とを含む。According to one aspect of the present invention, a front nonlinear distortion compensator approximates an inverse characteristic of a signal converter by a complex polynomial, converts an input signal based on the complex polynomial, and converts the input signal. A non-linear characteristic compensator that supplies the subsequent signal to the signal converter, and a complex polynomial based on the signal supplied to the non-linear characteristic compensator and the conversion output signal converted by the signal converter. And a non-linear characteristic estimator for estimating the least squares of each coefficient.
【0011】信号変換器の入出力特性の逆関数を複素多
項式で近似し、信号変換器の入出力信号よりその多項式
の各係数を最小二乗推定している。このため、信号変換
器の入出力特性を高精度に推定することができる。ま
た、ルックアップテーブルを必要としないため、簡単な
構成で、ノイズフロアを低く押さえることができる。The inverse function of the input / output characteristic of the signal converter is approximated by a complex polynomial, and each coefficient of the polynomial is estimated by least squares from the input / output signal of the signal converter. Therefore, the input / output characteristics of the signal converter can be estimated with high accuracy. Further, since a lookup table is not required, the noise floor can be kept low with a simple configuration.
【0012】好ましくは、入力信号は、直交周波数分割
多重信号であり、非線形特性推定器は、信号変換器に供
給される信号および信号変換器で変換された変換出力信
号を、それぞれ離散フーリエ変換する離散フーリエ変換
回路と、離散フーリエ変換回路および非線形特性補償器
に接続され、フーリエ変換された信号変換器に供給され
る信号および変換出力信号に基づいて、複素多項式の各
係数を最小二乗推定する最小二乗推定器とを含む。Preferably, the input signal is an orthogonal frequency division multiplexed signal, and the nonlinear characteristic estimator discretely Fourier-transforms the signal supplied to the signal converter and the converted output signal converted by the signal converter. A discrete Fourier transform circuit, connected to the discrete Fourier transform circuit and the non-linear characteristic compensator, and based on a signal supplied to the Fourier-transformed signal converter and a transformed output signal, a minimum for estimating each coefficient of the complex polynomial by least squares. And a square estimator.
【0013】直交周波数分割多重信号のようなダイナミ
ックレンジが大きい入力信号であっても、信号変換器の
入出力信号に基づいて、離散フーリエ変換を行ない、最
小二乗推定することで、信号変換器の入出力特性の逆関
数を高精度に推定することができる。Even for an input signal having a large dynamic range, such as an orthogonal frequency division multiplexed signal, a discrete Fourier transform is performed based on the input / output signal of the signal converter, and the least squares estimation is performed. The inverse function of the input / output characteristics can be estimated with high accuracy.
【0014】さらに好ましくは、信号変換器は、入力信
号を受ける第1の線形フィルタと、第1の線形フィルタ
に接続され、第1の線形フィルタの出力を受け、複素多
項式で近似された非線形関数を用いて、第1の線形フィ
ルタの出力を変換する変換器と、変換器に接続され、変
換器の出力を受ける第2の線形フィルタとでモデル化さ
れる。非線形特性補償器は、信号変換器の逆特性を、第
2の線形フィルタの逆特性、変換器の逆特性および第1
の線形フィルタの逆特性でモデル化し、第1の線形フィ
ルタに供給される信号および第2の線形フィルタより出
力される信号に基づいて、第1および第2の線形フィル
タの逆特性を表す関数の係数、ならびに変換器の逆特性
を表す複素多項式の係数を、最小二乗推定する。[0014] More preferably, the signal converter is connected to a first linear filter receiving the input signal, a first linear filter, receives an output of the first linear filter, and receives a nonlinear function approximated by a complex polynomial. Is modeled by a converter that converts the output of the first linear filter and a second linear filter that is connected to the converter and receives the output of the converter. The nonlinear characteristic compensator compares the inverse characteristic of the signal converter with the inverse characteristic of the second linear filter, the inverse characteristic of the converter, and the first characteristic.
And a function representing the inverse characteristic of the first and second linear filters based on the signal supplied to the first linear filter and the signal output from the second linear filter. The coefficients and the coefficients of the complex polynomial representing the inverse characteristic of the converter are estimated by least squares.
【0015】広帯域の信号に対応するために、信号変換
器の前後に線形フィルタを配置したモデルを採用し、そ
の逆特性を推定した。このため、広帯域信号に対しても
高精度な歪補償が可能となる。In order to cope with a wideband signal, a model in which a linear filter is arranged before and after a signal converter is adopted, and its inverse characteristic is estimated. For this reason, high-precision distortion compensation is possible even for a wideband signal.
【0016】本発明の他の局面に従う前置型非線形歪補
償器は、信号変換器の逆特性をスプライン関数で近似
し、スプライン関数に基づいて、入力信号を変換し、変
換後の信号を信号変換器に供給する非線形特性補償器
と、非線形特性補償器に接続され、信号変換器に供給さ
れる信号および信号変換器で変換された変換出力信号に
基づいて、スプライン関数の各係数を最小二乗推定する
非線形特性推定器とを含む。According to another aspect of the present invention, there is provided a front nonlinear distortion compensator which approximates an inverse characteristic of a signal converter with a spline function, converts an input signal based on the spline function, and converts the converted signal into a signal. A non-linear characteristic compensator to be supplied to the converter, and a signal connected to the non-linear characteristic compensator, each coefficient of the spline function is least squared based on a signal supplied to the signal converter and a conversion output signal converted by the signal converter. And a non-linear characteristic estimator for estimating.
【0017】信号変換器の入出力特性の逆関数をスプラ
イン関数で近似し、信号変換器の入出力信号よりそのス
プライン関数の各係数を最小二乗推定している。このた
め、複素多項式の次数を低く設定することが可能なた
め、計算量を削減することができる。また、ルックアッ
プテーブルを必要としないため、簡単な構成で、ノイズ
フロアを低く押さえることができる。The inverse function of the input / output characteristics of the signal converter is approximated by a spline function, and each coefficient of the spline function is estimated from the input / output signal of the signal converter by least squares. For this reason, the order of the complex polynomial can be set low, and the amount of calculation can be reduced. Further, since a lookup table is not required, the noise floor can be kept low with a simple configuration.
【0018】好ましくは、信号変換器は、増幅器であ
る。[0018] Preferably, the signal converter is an amplifier.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0020】[実施の形態1] [前置型非線形歪補償器の動作原理]増幅器へ入力され
る帯域信号S0のベースバンド信号をy(t)とし、増
幅器から出力される帯域信号SOUTのベースバンド信号
をz(t)とし、増幅器の入出力特性をg(P)と置く
と、y(t)、z(t)およびg(P)の間には、式
(1)に示される関係が成り立つ。一般に前置型非線形
歪補償器では、入出力特性g(P)に対して、次式
(2)の関係を満たす入出力特性h(P)を得ることを
目的とする。[0020] The First Embodiment baseband signal band signals S 0 to be input to the [front standing nonlinear distortion compensator Operation Principle amplifier and y (t), band signal S OUT output from the amplifier Let z (t) be the baseband signal of, and put the input / output characteristics of the amplifier as g (P), and between y (t), z (t) and g (P), Relationship is established. In general, an object of the preamble nonlinear distortion compensator is to obtain an input / output characteristic h (P) that satisfies the following equation (2) with respect to the input / output characteristic g (P).
【0021】仮に、入出力特性h(P)を満たす前置型
非線形歪補償器を実現することができれば、次式(3)
および(4)の関係が満たされ、前置型非線形歪補償器
への入力信号SINに対して、増幅器からの出力信号S
OUTを線形化することができる。ここでx(t)は、前
置型非線形歪補償器への入力信号SINのベースバンド信
号を表わす。If a front-end nonlinear distortion compensator satisfying the input / output characteristic h (P) can be realized, the following equation (3) is obtained.
And (4) are satisfied, and the input signal S IN to the pre-type nonlinear distortion compensator is compared with the output signal S
OUT can be linearized. Here, x (t) represents a baseband signal of the input signal S IN to the front nonlinear distortion compensator.
【0022】[0022]
【数1】 (Equation 1)
【0023】[増幅器の数学モデル] 「野島俊雄、岡本栄晴:”複素べき級数表示による進行
波間増幅器入出力非線形特性の解析とひずみ補償法への
応用”,電子通信学会論文誌’81/12,Vol.J
64−B,No.12」でも検討されているように、従
来、非線形増幅器およびその非線形歪補償器の数学モデ
ルでは、対象となる信号が狭帯域信号である、すなわち
増幅器の周波数特性が十分フラットであると仮定されて
いた。しかし、近年の無線システムでは信号の広帯域化
が進み、実際の増幅器の特性と数学モデルを用いた計算
結果とが一致しなくなってきた。[Mathematic Model of Amplifier] "Toshio Nojima, Hideharu Okamoto:" Analysis of Amplifier Input / Output Nonlinearity between Traveling Waves by Complex Power Series Representation and Application to Distortion Compensation Method ", Transactions of the Institute of Electronics, Communication and Engineers, '81 / 12 , Vol.
64-B, no. As discussed in Section 12 above, the mathematical model of a nonlinear amplifier and its nonlinear distortion compensator has conventionally assumed that the signal of interest is a narrowband signal, that is, the frequency characteristics of the amplifier are sufficiently flat. Was. However, in recent wireless systems, the bandwidth of signals has been widened, and the characteristics of actual amplifiers and calculation results using mathematical models have become inconsistent.
【0024】そこで、図1を参照して、従来の増幅器モ
デルGの前後に、線形のフィルタA(jω)およびB
(jω)をそれぞれ挿入した数学モデルが提案されてい
る。たとえば、「Kenichi HORIGUCHI et al.," A Disto
rtion Analysis Method for FET Amplifiers Using Nov
el Frequency-Dependent Complex Power Series Mode
l",IEICE TRANS. ELECTRON., VOL.E32-C, NO.5 MAY 199
9」では、広帯域信号を入力した場合の実際の増幅器出
力と、図1に示した数学モデルとが良く一致することが
報告されている。すなわち、増幅器の逆特性h(P)を
得るためには、線形フィルタA(jω)およびB(j
ω)についても補償する必要がある。Therefore, referring to FIG. 1, before and after the conventional amplifier model G, linear filters A (jω) and B
A mathematical model in which (jω) is inserted has been proposed. For example, "Kenichi HORIGUCHI et al.," A Disto
rtion Analysis Method for FET Amplifiers Using Nov
el Frequency-Dependent Complex Power Series Mode
l ", IEICE TRANS. ELECTRON., VOL.E32-C, NO.5 MAY 199
9 ", it is reported that the actual amplifier output when a wideband signal is input and the mathematical model shown in FIG. 1 match well. That is, to obtain the inverse characteristic h (P) of the amplifier, the linear filters A (jω) and B (jω)
ω) also needs to be compensated.
【0025】図2は、図1に示した増幅器の逆システム
を示している。増幅器モデルGの逆特性を有する増幅器
モデルHの前後に、線形フィルタB(jω)の逆特性を
有するフィルタ1/B(jω)および線形フィルタA
(jω)の逆特性を有するフィルタ1/A(jω)が設
けられている。FIG. 2 shows an inverse system of the amplifier shown in FIG. Before and after the amplifier model H having the inverse characteristic of the amplifier model G, the filter 1 / B (jω) and the linear filter A having the inverse characteristic of the linear filter B (jω)
A filter 1 / A (jω) having the inverse characteristic of (jω) is provided.
【0026】ただし、増幅器の帯域に比較して信号帯域
が十分狭く、周波数特性は無限に一定であるとみなせる
場合には、線形フィルタA(jω)およびB(jω)を
省略して考えることもできる。However, if the signal band is sufficiently narrow compared to the band of the amplifier and the frequency characteristics can be considered to be infinitely constant, the linear filters A (jω) and B (jω) may be omitted. it can.
【0027】[前置型非線形歪補償器の回路構成]図3
を参照して、本発明の実施の形態1に係る前置型非線形
歪補償器は、増幅器16の非線形歪を補償するためのも
のである。この前置型非線形歪補償器は、無線周波数信
号SINを中間周波数信号に変換するダウンコンバータ2
と、ダウンコンバータ2に接続され、ダウンコンバータ
2の出力する中間周波数信号をサンプリングしてデジタ
ル信号に変換するA/D(Analog to Digital)変換器
4と、A/D変換器4に接続され、サンプリングされた
中間周波数信号をベースバンド信号x(t)に変換する
直交検波器6と、直交検波器6に接続され、増幅器16
の逆特性h(P)を用いて、ベースバンド信号x(t)
をベースバンド信号y(t)に変換する非線形特性補償
器8と、非線形特性補償器8に接続され、変換後のベー
スバンド信号y(t)を中間周波数信号に変換する直交
変調器10と、直交変調器10に接続され、直交変調器
10の出力する中間周波数信号をアナログ信号に変換す
るD/A(Digital to Analog)変換器12とを含む。[Circuit Configuration of Prefix Nonlinear Distortion Compensator] FIG.
With reference to, the prefix type nonlinear distortion compensator according to the first embodiment of the present invention is for compensating for the nonlinear distortion of the amplifier 16. This pre-type nonlinear distortion compensator is a down-converter 2 for converting a radio frequency signal S IN into an intermediate frequency signal.
And an A / D (Analog to Digital) converter 4 for sampling the intermediate frequency signal output from the down converter 2 and converting it into a digital signal, and an A / D converter 4, A quadrature detector 6 for converting the sampled intermediate frequency signal into a baseband signal x (t); and an amplifier 16 connected to the quadrature detector 6
Baseband signal x (t) using the inverse characteristic h (P) of
And a quadrature modulator 10 connected to the nonlinear characteristic compensator 8 for converting the converted baseband signal y (t) into an intermediate frequency signal. A D / A (Digital to Analog) converter 12 is connected to the quadrature modulator 10 and converts an intermediate frequency signal output from the quadrature modulator 10 into an analog signal.
【0028】前置型非線形歪補償器は、さらに、D/A
変換器12に接続され、アナログの中間周波数信号を無
線周波数信号S0に変換し、増幅器16に供給するアッ
プコンバータ14と、増幅器16に接続され、増幅器1
6の出力する出力信号SOUTを中間周波数信号に変換す
るダウンコンバータ18と、ダウンコンバータ18に接
続され、中間周波数信号をデジタル信号に変換するA/
D変換器20と、A/D変換器20に接続され、デジタ
ル信号をベースバンド信号z(t)に変換し、増幅器1
6の利得qで正規化したベースバンド信号z´(t)を
出力する直交検波器22と、非線形特性補償器8および
直交検波器22に接続され、増幅器16の入出力特性g
(P)の逆特性h(P)を算出し、非線形特性補償器8
に提供する非線形特性推定器32とを含む。The prefix type nonlinear distortion compensator further includes a D / A
An up-converter 14 connected to the converter 12 for converting an analog intermediate frequency signal into a radio frequency signal S 0 and supplying it to the amplifier 16, and an amplifier 1 connected to the amplifier 16
6 which converts the output signal S OUT output from the C.6 into an intermediate frequency signal, and an A / A converter which is connected to the down converter 18 and converts the intermediate frequency signal into a digital signal.
The D / A converter 20 is connected to the D / A converter 20 and the A / D converter 20 to convert the digital signal into a baseband signal z (t).
6, a quadrature detector 22 that outputs a baseband signal z ′ (t) normalized by a gain q of 6, and the nonlinear characteristic compensator 8 and the quadrature detector 22 are connected to the input / output characteristic g of the amplifier 16.
The inverse characteristic h (P) of (P) is calculated, and the nonlinear characteristic compensator 8 is calculated.
And a non-linear characteristic estimator 32 provided to
【0029】なお、直交検波器6をアナログで実現し、
ダウンコンバータ2の出力を直交検波器6で受け、直交
検波器6の出力をA/D変換器4でデジタルに変換し、
その出力を非線形特性補償器8に供給する構成であって
も構わない。また、直交変調器10をアナログで実現
し、非線形特性補償器8の出力をD/A変換器12が受
け、D/A変換器12の出力を直交変調器10で受け、
直交変調器10の出力をアップコンバータ14に供給す
る構成であっても構わない。さらに、直交検波器22を
アナログで実現し、ダウンコンバータ18の出力を直交
検波器22で受け、直交検波器22の出力をA/D変換
器20で受け、A/D変換器20の出力を非線形特性推
定器32に供給する構成であっても構わない。It should be noted that the quadrature detector 6 is realized by analog,
The output of the down converter 2 is received by the quadrature detector 6, and the output of the quadrature detector 6 is converted to digital by the A / D converter 4,
The output may be supplied to the nonlinear characteristic compensator 8. Further, the quadrature modulator 10 is realized by analog, the output of the nonlinear characteristic compensator 8 is received by the D / A converter 12, the output of the D / A converter 12 is received by the quadrature modulator 10,
The output of the quadrature modulator 10 may be supplied to the up-converter 14. Further, the quadrature detector 22 is realized in analog form, the output of the down converter 18 is received by the quadrature detector 22, the output of the quadrature detector 22 is received by the A / D converter 20, and the output of the A / D converter 20 is A configuration for supplying to the nonlinear characteristic estimator 32 may be used.
【0030】SIN、S0およびSOUTは、次式(5)〜
(7)でそれぞれ表わされる。 SIN=Re{x(t)exp(j2(fRFt)} :前置型非線形歪補償器への入力信号 …(5) S0=Re{y(t)exp(j2(fRFt)} :歪補償された信号 …(6) SOUT=Re{z(t)exp(j2(fRFt)} :増幅器16からの出力信号 …(7) x(t)、y(t)およびz(t)は、それぞれ帯域信
号SIN、S0およびSO UTの複素包絡線 (ベースバンド信
号)である。jは虚数を表わす。fRFは無線周波数(Rad
io Frequency)を表わす。tは時刻を表わす。S IN , S 0 and S OUT are given by the following equations (5)
(7) respectively. S IN = Re {x (t ) exp (j2 (f RF t)}: Before standing input signal to the nonlinear distortion compensator ... (5) S 0 = Re {y (t) exp (j2 (f RF t )}: distortion compensated signal ... (6) S OUT = Re {z (t) exp (j2 (f RF t)}: the output signal from the amplifier 16 ... (7) x (t ), y (t) and z (t), respectively band signals S iN, S 0 and S O UT of the complex envelope (baseband signal) is .j is .f RF radio frequency representing the imaginary (Rad
io Frequency). t represents time.
【0031】利得qで正規化された増幅器16の入出力
特性Gを次式(8)の複素多項式モデル(g0,
g1,...,gpは複素数)で定義する。非線形特性を
有する増幅器16の入出力特性は一般にボルテラ級数展
開で表現することができる。これに、以下の3つの条件
「(1)増幅器16の周波数特性が一様(フラット)で
ある。(2)信号周波数近傍のフィルタで除去できない
歪のみを考慮する。(3)ベースバンド領域で複素数表
現に置換える。」を導入し、数式を簡略化したものが式
(8)である。The input / output characteristic G of the amplifier 16 normalized by the gain q is represented by the complex polynomial model (g 0 ,
g 1 ,. . . , G p are complex numbers). The input / output characteristics of the amplifier 16 having nonlinear characteristics can be generally expressed by Volterra series expansion. The following three conditions "(1) The frequency characteristics of the amplifier 16 are uniform (flat). (2) Only distortion that cannot be removed by a filter near the signal frequency is considered. (3) In the baseband region. Equation (8) is a simplified version of the mathematical expression in which "replace with complex number expression."
【0032】[0032]
【数2】 (Equation 2)
【0033】[増幅器16の逆特性の計算]以下の計算
では、A/D変換およびD/A変換のサンプリング間隔
をTsと置く。なお、表記簡略化のためTs=1として以
下の説明を行なうが、このようにしても一般性を失うも
のではない。[0033] Put On the reverse characteristic calculation of the amplifier 16 following calculation sampling interval of the A / D conversion and D / A conversion and T s. In addition, for the sake of simplification of description, the following description will be made on the assumption that T s = 1, but this does not lose generality.
【0034】以下の説明では、信号が狭帯域であり線形
フィルタA(jω)およびB(jω)が無視できる場合
と、信号が広帯域であり線形フィルタA(jω)および
B(jω)が無視できない場合(図1および図2の場
合)とに分けて説明する。In the following description, the case where the signal is narrow band and the linear filters A (jω) and B (jω) can be ignored, and the case where the signal is wide band and the linear filters A (jω) and B (jω) cannot be ignored The case (FIGS. 1 and 2) will be described separately.
【0035】(1) 線形フィルタA(jω)およびB
(jω)が無視できる場合 増幅器16の帯域に比較して信号帯域が十分に狭い場合
には、式(8)の逆特性y(t)=H{z´(t)}の
みを計算により求めればよい。具体的には以下の近似多
項式(9)の複素係数h0,h1,...,hpを計算に
より求める。(1) Linear filters A (jω) and B
When (jω) can be ignored When the signal band is sufficiently narrow compared to the band of the amplifier 16, only the inverse characteristic y (t) = H {z ′ (t)} of Expression (8) can be obtained by calculation. I just need. Specifically, complex coefficients h 0 , h 1 ,. . . , H p by calculation.
【0036】[0036]
【数3】 (Equation 3)
【0037】なお、式(9)の複素係数を求めるには、
時間領域で計算する方法と、周波数領域で計算する方法
との2種類がある。以下、それぞれの方法による複素係
数の解法について説明する。In order to obtain the complex coefficient of the equation (9),
There are two types, a method of calculating in the time domain and a method of calculating in the frequency domain. Hereinafter, the solution of the complex coefficient by each method will be described.
【0038】A.時間領域での計算 以下に示す(STEP1)〜(STEP3)の処理によ
り複素係数が求められる。A. Calculation in Time Domain A complex coefficient is obtained by the following processes (STEP1) to (STEP3).
【0039】(STEP1)増幅器16への入出力信号
であるベースバンド信号y(t)およびz´(t)をN
(≧p+1)サンプル取得する。(STEP 1) The baseband signals y (t) and z '(t) as input / output signals to / from the amplifier 16 are
(≧ p + 1) samples are obtained.
【0040】(STEP2)取得したサンプルに基づい
て、次の連立方程式(未知数:h0,h1,...,
hp)をたてる。(STEP 2) Based on the acquired samples, the following simultaneous equations (unknown numbers: h 0 , h 1 ,.
h p ).
【0041】[0041]
【数4】 (Equation 4)
【0042】この方程式をベクトル表示すると、次式
(10)のようになる。 V_y=V_ZV_h …(10) ただし、V_y,V_ZおよびZ_hは、以下のように
表わされる。When this equation is expressed as a vector, the following equation (10) is obtained. V_y = V_ZV_h (10) where V_y, V_Z and Z_h are represented as follows.
【0043】[0043]
【数5】 (Equation 5)
【0044】Tは転置を表わす。ここで、ATは行列A
の転置を意味する。 (STEP3)式(10)より、最小二乗法を用いてV
_hを求める。具体的には、次式(11)よりV_hを
求める。T represents transposition. Where A T is the matrix A
Means transposition. (STEP 3) From equation (10), V is calculated using the least squares method.
_H. Specifically, V_h is obtained from the following equation (11).
【0045】 V_h=(V_ZHV_Z)-1V_ZHV_y …(11) ここで、AHは行列Aの共役転置を意味する。V_h = (V_Z H V_Z) −1 V_Z H V_y (11) where A H means the conjugate transpose of the matrix A.
【0046】B.周波数領域での計算 増幅器16への入力信号がOFDM(Orthogonal Frequ
ency Division Multiplexing)信号(直交周波数分割多
重信号)の場合には、サンプリングされた信号の振幅が
大きく変動する。このため、前置型非線形歪補償器でダ
イナミックレンジが十分大きな信号を取扱うことができ
ない場合には、時間領域での計算によりV_hを求めた
場合には誤差が生じる。これを解決するためには、周波
数領域でV_hを求める計算を行なえばよい。周波数領
域におけるV_hの解法を、以下の(STEP1)〜
(STEP3)に示す。B. Calculation in Frequency Domain The input signal to the amplifier 16 is OFDM (Orthogonal Frequ
In the case of an ency division multiplexing signal (orthogonal frequency division multiplex signal), the amplitude of the sampled signal fluctuates greatly. For this reason, when a signal having a sufficiently large dynamic range cannot be handled by the front nonlinear distortion compensator, an error occurs when V_h is obtained by calculation in the time domain. To solve this, a calculation for obtaining V_h in the frequency domain may be performed. The solution of V_h in the frequency domain is represented by the following (STEP 1)
This is shown in (STEP 3).
【0047】(STEP1)増幅器16への入出力信号
であるベースバンド信号y(t)およびz´(t)をN
(OFDM信号のDFTサイズが好ましい)サンプル取
得する。(STEP 1) The baseband signals y (t) and z '(t) as input / output signals to / from the amplifier 16 are
(The DFT size of the OFDM signal is preferred.)
【0048】(STEP2)V_y,V_z(0),V_
z(1),...,V_z(N)をDFT(離散フーリエ変
換)する。DFTは線形演算である。このため、式(1
0)より式(12)が導き出される。(STEP 2) V_y, V_z (0) , V_
z (1) ,. . . , V_z (N) by DFT (Discrete Fourier Transform). DFT is a linear operation. Therefore, equation (1)
Equation (12) is derived from 0).
【0049】 V_ξ=V_ΦV_h …(12) ここで、V_ξ=DFT{V_y} V_ζ(l)=DFT{V_z(l)}, l=0,…,p V_Φ=[V_ζ(0),V_ζ(1),…,V_ζ(p)] (STEP3)式(12)より、最小二乗法を用いてV
_hを求める。具体的には、次式(13)よりV_hを
求める。V_ξ = V_ΦV_h (12) where V_ξ = DFT {V_y} V_ζ (l) = DFT {V_z (l) }, l = 0,..., P V_Φ = [V_ζ (0) , V_ζ (1 ) ), ..., V_ζ (p) ] (STEP3) from equation (12), by using the least squares method V
_H. Specifically, V_h is obtained from the following equation (13).
【0050】 V_h=(V_ΦHV_Φ)-1V_ΦHV_ξ …(13) ここで、AHは行列Aの共役転置を意味する。V_h = (V_Φ H V_Φ) -1 V_Φ H V_ξ (13) Here, A H means a conjugate transpose of the matrix A.
【0051】(2) 線形フィルタA(jω)およびB
(jω)が無視できない場合(増幅器16への入力信号
が広帯域である場合) 図1に示した線形フィルタA(jω)およびB(jω)
が次式(14)および(15)に示す伝達関数によりそ
れぞれ表わされると仮定する。(2) Linear filters A (jω) and B
When (jω) cannot be ignored (when the input signal to the amplifier 16 has a wide band) The linear filters A (jω) and B (jω) shown in FIG.
Is represented by transfer functions shown in the following equations (14) and (15), respectively.
【0052】[0052]
【数6】 (Equation 6)
【0053】以下に示す(STEP0)〜(STEP1
2)の処理に従い、線形フィルタの周波数特性A(j
ω)およびB(jω)と、増幅器16の非線形特性G
(y)およびH(z)とを逐次計算する。第i回目の推
定値をそれぞれA´(i)(jω),B´(i)(jω),G
´(i)(y),H´(i)(z)と表記する。また、推定値
を一意に定めるために、g0=1,h0=1とおく。この
ようにしても一般性を失うものではない。The following (STEP0) to (STEP1)
According to the process of 2), the frequency characteristic A (j
ω) and B (jω), and the nonlinear characteristic G of the amplifier 16
(Y) and H (z) are sequentially calculated. The i-th estimated values are A ′ (i) (jω), B ′ (i) (jω), G
′ (I) (y) and H ′ (i) (z). In addition, in order to uniquely determine the estimated value, g 0 = 1 and h 0 = 1. This does not lose generality.
【0054】(STEP0)増幅器16への入出力信号
であるベースバンド信号y(t)およびz´(t)をN
(OFDM信号の場合、信号のDFTサイズが望まし
い)サンプル取得し、i=0,A(1)(jωk)=1(k
=1,…,N),y(t)=x(t)とおく。(STEP 0) The baseband signals y (t) and z ′ (t) as input / output signals to / from the amplifier 16 are
(In the case of an OFDM signal, the DFT size of the signal is desirable) Samples are acquired, and i = 0, A (1) (jω k ) = 1 (k
= 1,..., N), y (t) = x (t).
【0055】ただし、周波数領域のk番目の各周波数を
ωkとすると、However, if each k-th frequency in the frequency domain is ω k ,
【0056】[0056]
【数7】 (Equation 7)
【0057】である。 (STEP1)DFTにより、ベースバンド信号y
(t)およびz(t)の周波数特性を計算する。Is as follows. (STEP 1) By DFT, the baseband signal y
Calculate the frequency characteristics of (t) and z (t).
【0058】[0058]
【数8】 (Equation 8)
【0059】(STEP2)図1に示した信号y1の周
波数特性を推定する。なお、信号y1の周波数特性に
は、後述するSTEP8の計算結果をそのまま用いても
よい。[0059] (STEP2) estimates the frequency characteristics of the signal y 1 of FIG. 1. Note that the frequency characteristic of the signal y 1, may be used as the calculation results of the later-described STEP 8.
【0060】 V_ξ1 (0)=[ξ1 (0)(ω1),ξ1 (0)(ω2),…,ξ1 (0)(ωN)] =[A(i)(jω1)ξ(0)(ω1), A(i)(jω2)ξ(0)(ω2), …, A(i)(jωN)ξ(0)(ωN)] (STEP3)以下の計算を行なう。ここで、IDFT
は逆離散フーリエ変換を表わす。V_ξ 1 (0) = [ξ 1 (0) (ω 1 ), ξ 1 (0) (ω 2 ),..., Ξ 1 (0) (ω N )] = [A (i) (jω 1 ) ξ (0) (ω 1 ), A (i) (jω 2 ) ξ (0) (ω 2 ), ..., A (i) (jω N ) ξ (0) (ω N )] (STEP 3) The following calculation is performed. Where IDFT
Represents the inverse discrete Fourier transform.
【0061】[0061]
【数9】 (Equation 9)
【0062】(STEP4)信号y1と信号zとの間で
以下の関係式が成り立つ。(STEP 4) The following relational expression is established between the signal y 1 and the signal z.
【0063】[0063]
【数10】 (Equation 10)
【0064】結局以下の式が成り立つ。After all, the following equation holds.
【0065】[0065]
【数11】 [Equation 11]
【0066】この連立方程式から、未知数b0´(i+1),b1
´(i+1),...,bn´(i+1),g1´(i+1),...,gp´(i+1)を計
算する。連立した方程式の数N(:サンプル数)が未知
数の数(n+p+1)よりも大きければ、最小二乗法な
どによりこの連立方程式を解くことができ、B´(i+1)(j
ω)およびG´(i+1)(y)の推定値が得られる。From the simultaneous equations, the unknowns b 0 ′ (i + 1) , b 1
′ (I + 1) , ..., b n ′ (i + 1) , g 1 ′ (i + 1) , ..., g p ′ (i + 1) If the number of simultaneous equations N (the number of samples) is larger than the number of unknowns (n + p + 1), the simultaneous equations can be solved by the least square method or the like, and B ′ (i + 1) (j
ω) and G ′ (i + 1) (y).
【0067】(STEP5)図2における信号z1(=
y2/q)の周波数特性を推定する。(STEP 5) The signal z 1 (=
estimating a frequency characteristic of y 2 / q).
【0068】[0068]
【数12】 (Equation 12)
【0069】(STEP6)以下の計算を行なう。(STEP 6) The following calculation is performed.
【0070】[0070]
【数13】 (Equation 13)
【0071】(STEP7)i≠0のとき、信号z1と
信号yとの間で以下の関係式が成り立つ。(STEP 7) When i ≠ 0, the following relational expression is established between the signal z 1 and the signal y.
【0072】[0072]
【数14】 [Equation 14]
【0073】上式より、以下の式が導かれる。The following equation is derived from the above equation.
【0074】[0074]
【数15】 (Equation 15)
【0075】この連立方程式から、未知数:a
0´(i+1),a1´(i+1),...,am´(i+1)を計算す
る。連立した方程式の数N(:サンプル数)が未知数の
数(m)よりも大きければ、最小二乗法などによりこれ
を解くことができ、A´(i+1)(jω)の推定値が得ら
れる。From this simultaneous equation, the unknown: a
0 '(i + 1), a 1' (i + 1),. . . , A m ′ (i + 1) . If the number of simultaneous equations N (the number of samples) is larger than the number of unknowns (m), this can be solved by the least squares method or the like, and the estimated value of A ′ (i + 1) (jω) is obtained. Can be
【0076】i=0のとき、以下の式が得られる。When i = 0, the following equation is obtained.
【0077】[0077]
【数16】 (Equation 16)
【0078】この連立方程式から、未知数:a0´(1),
a1´(1),...,am´(1),h1´(1),...,hp
´(1)を計算する。From this simultaneous equation, the unknowns: a 0 ′ (1) ,
a 1 ′ (1) ,. . . , A m ′ (1) , h 1 ′ (1) ,. . . , H p
´ Calculate (1) .
【0079】(STEP8)i≠0のとき、図2におけ
る信号z2(=y1)の周波数特性を推定する。(STEP 8) When i ≠ 0, the frequency characteristic of the signal z 2 (= y 1 ) in FIG. 2 is estimated.
【0080】[0080]
【数17】 [Equation 17]
【0081】(STEP9)i≠0のとき、以下の連立
方程式から、未知数:h1 (i+1),...,hp (i+1)を計
算する。(STEP 9) When i ≠ 0, the unknowns: h 1 (i + 1) ,. . . , H p (i + 1) .
【0082】[0082]
【数18】 (Equation 18)
【0083】(STEP10)新たに増幅器入力x
(t)をNサンプル取得する。(STEP 10) New amplifier input x
(T) is acquired by N samples.
【0084】(STEP11)入力信号x(t)を非線
形歪補償した後、実信号S0に変換し、増幅器16に入
力する。なお、各数値は、以下のように表わすことがで
きる。(STEP 11) After the input signal x (t) is subjected to nonlinear distortion compensation, it is converted into a real signal S 0 and input to the amplifier 16. In addition, each numerical value can be represented as follows.
【0085】[0085]
【数19】 [Equation 19]
【0086】(STEP12)対応する増幅器16の出
力z(t)をN(≧p+1)サンプル取得し、x(t)
とz(t)とがほぼ等しければ計算を終了する。それ以
外の場合には、STEP1に戻る。(STEP 12) N (≧ p + 1) samples of the output z (t) of the corresponding amplifier 16 are obtained, and x (t)
If z is substantially equal to z (t), the calculation is terminated. Otherwise, the process returns to STEP1.
【0087】以上説明したように、本実施の形態による
と、増幅器の入出力特性の逆関数を複素多項式で近似
し、増幅器の入出力信号よりその多項式の各係数を最小
二乗推定している。このため、増幅器の入出力特性を高
精度に推定することができる。また、ルックアップテー
ブルを必要としないため、簡単な構成で、ノイズフロア
を低く押さえることができる。As described above, according to the present embodiment, the inverse function of the input / output characteristic of the amplifier is approximated by a complex polynomial, and each coefficient of the polynomial is estimated by the least squares from the input / output signal of the amplifier. Therefore, the input / output characteristics of the amplifier can be estimated with high accuracy. Further, since a lookup table is not required, the noise floor can be kept low with a simple configuration.
【0088】また、OFDM信号のようなダイナミック
レンジが大きい入力信号であっても、増幅器の入出力信
号に基づいて、離散フーリエ変換を行ない、最小二乗推
定することにより、増幅器の入出力特性の逆関数を高精
度に推定することができる。Further, even for an input signal having a large dynamic range such as an OFDM signal, the inverse Fourier transform is performed based on the input / output signal of the amplifier and the least-squares estimation is performed. Function can be estimated with high accuracy.
【0089】さらに、広帯域の信号に対応するために、
増幅器の前後に線形フィルタを配置したモデルを採用
し、その逆特性を推定した。このため、広帯域信号に対
しても高精度な歪補償が可能となる。Further, in order to cope with a wideband signal,
A model in which a linear filter was placed before and after the amplifier was adopted, and its inverse characteristic was estimated. For this reason, high-precision distortion compensation is possible even for a wideband signal.
【0090】[実施の形態2]図4を参照して、本発明
の実施の形態2に係る前置型非線形歪補償器は、無線周
波数信号SINを中間周波数信号に変換するダウンコンバ
ータ2と、ダウンコンバータ2に接続され、ダウンコン
バータ2の出力する中間周波数信号をサンプリングして
デジタル信号に変換するA/D変換器4と、A/D変換
器4に接続され、A/D変換器4の出力にヒルベルト変
換を施すヒルベルト変換器42と、ヒルベルト変換器4
2に接続され、ヒルベルト変換の出力を虚数として取扱
う虚数取扱い部44と、A/D変換器4および虚数取扱
い部44に接続され、A/D変換器4および虚数取扱い
部44の出力を加算し、信号xa(t)を出力する加算
器52と、加算器52に接続され、増幅器16の逆特性
h(P)を用いて、信号x a(t)を信号ya(t)に変
換する非線形特性補償器8と、非線形特性補償器8に接
続され、変換後の信号ya(t)の実数部を抽出し、中
間周波数信号を出力する実数部抽出器56と、実数部抽
出器56に接続され、実数部抽出器56の出力する中間
周波数信号をアナログ信号に変換するD/A変換器12
とを含む。[Second Embodiment] Referring to FIG.
The front-end nonlinear distortion compensator according to the second embodiment
Wave number signal SINDownconverter that converts
Connected to the down converter 2 and the down converter 2.
Sampling the intermediate frequency signal output from the barter 2
A / D converter 4 for converting to a digital signal, and A / D conversion
Hilbert transform is connected to the output of the A / D converter 4
Hilbert converter 42 for performing conversion and Hilbert converter 4
2 and treats the output of the Hilbert transform as an imaginary number
Imaginary number handling unit 44, A / D converter 4 and imaginary number handling
A / D converter 4 and imaginary number handling
The outputs of the unit 44 are added and the signal xaAddition that outputs (t)
Connected to the adder 52 and the adder 52, and the inverse characteristic of the amplifier 16
h (P), the signal x a(T) is the signal yaChanged to (t)
The nonlinear characteristic compensator 8 to be replaced
And the converted signal yaExtract the real part of (t)
A real part extractor 56 for outputting an inter-frequency signal;
Connected to the output unit 56 and output by the real part extractor 56
D / A converter 12 for converting a frequency signal into an analog signal
And
【0091】前置型非線形歪補償器は、さらに、D/A
変換器12に接続され、アナログの中間周波数信号を無
線周波数信号S0に変換し、増幅器16に供給するアッ
プコンバータ14と、増幅器16に接続され、増幅器1
6の出力する出力信号SOUTを中間周波数信号に変換す
るダウンコンバータ18と、ダウンコンバータ18に接
続され、中間周波数信号をデジタル信号に変換するA/
D変換器20と、A/D変換器20に接続され、A/D
変換器20の出力にヒルベルト変換を施すヒルベルト変
換器48と、ヒルベルト変換器48に接続され、ヒルベ
ルト変換器48の出力を虚数として取扱う虚数取扱い部
46と、A/D変換器20および虚数取扱い部46に接
続され、A/D変換器20および虚数取扱い部46の出
力を加算し、A/D変換器20より出力される信号za
(t)を増幅器16の利得qで正規化した信号z´
a(t)を出力する加算器54と、非線形特性補償器8
および加算器54に接続され、増幅器16の入出力特性
g(P)の逆特性h(P)を算出し、非線形特性補償器
8に提供する非線形特性推定器32とを含む。The prefix type nonlinear distortion compensator further includes a D / A
An up-converter 14 connected to the converter 12 for converting an analog intermediate frequency signal into a radio frequency signal S 0 and supplying it to the amplifier 16, and an amplifier 1 connected to the amplifier 16
6 which converts the output signal S OUT output from the C.6 into an intermediate frequency signal, and an A / A converter which is connected to the down converter 18 and converts the intermediate frequency signal into a digital signal.
D / D converter 20 and A / D converter 20
A Hilbert converter 48 for performing a Hilbert transform on the output of the converter 20, an imaginary number handling unit 46 connected to the Hilbert converter 48, and handling the output of the Hilbert converter 48 as an imaginary number; an A / D converter 20 and an imaginary number handling unit The signal z a, which is connected to the A / D converter 20 and the outputs of the A / D converter 20 and the imaginary number handling unit 46, is output from the A / D converter 20.
A signal z ′ obtained by normalizing (t) with the gain q of the amplifier 16
a (t) is output, and the nonlinear characteristic compensator 8
And a non-linear characteristic estimator 32 connected to the adder 54 for calculating an inverse characteristic h (P) of the input / output characteristic g (P) of the amplifier 16 and providing the calculated characteristic to the non-linear characteristic compensator 8.
【0092】SIN、S0およびSOUTは、上述の式(5)
〜(7)でそれぞれ表わされる。このため、信号x
a(t)、ya(t)およびza´(t)は、次式(1
6)〜(18)でそれぞれ表わされる。これらは単に中
間周波数が直流から中間周波数にシフトしただけであ
り、実施の形態1で説明したアルゴリズムにおいて、x
(t)、y(t)およびz´(t)をそれぞれx
a(t)、ya(t)およびza´(t)に置換えても、
増幅器16の逆特性h(P)を推定することができる。S IN , S 0, and S OUT are calculated by the above equation (5).
To (7). Therefore, the signal x
a (t), y a ( t) and z a '(t), the following equation (1
6) to (18). These are simply the shift of the intermediate frequency from DC to the intermediate frequency. In the algorithm described in the first embodiment, x
(T), y (t) and z ′ (t) are each represented by x
be replaced with a (t), y a ( t) and z a '(t),
The inverse characteristic h (P) of the amplifier 16 can be estimated.
【0093】 xa(t)=x(t)exp(j2πfIFt) …(16) ya(t)=y(t)exp(j2πfIFt) …(17) za´(t)=z´(t)exp(j2πfIFt) …(18) [実施の形態3]実施の形態1では、増幅器16の逆特
性を複素多項式で近似したが、本実施の形態では、スプ
ライン関数で近似する。増幅器16の入出力信号を用い
て、最小二乗推定を行なうことによりスプライン関数の
各係数を求める。[0093] x a (t) = x ( t) exp (j2πf IF t) ... (16) y a (t) = y (t) exp (j2πf IF t) ... (17) z a '(t) = z'(t) exp (j2πf IF t) ... (18) [ embodiment 3] in embodiment 1, by approximating the inverse characteristic of the amplifier 16 in complex polynomial, in this embodiment, approximated by a spline function I do. Each coefficient of the spline function is obtained by performing least-squares estimation using the input / output signals of the amplifier 16.
【0094】以下の計算では、A/D変換およびD/A
変換のサンプリング間隔をTと置く。なお、表記簡略化
のためT=1として以下の説明を行なうが、このように
しても一般性を失うものではない。In the following calculation, A / D conversion and D / A
Let T be the sampling interval for conversion. Note that the following description is made on the assumption that T = 1 for simplification of notation, but this does not impair generality.
【0095】以下の説明では、信号が狭帯域であり線形
フィルタA(jω)およびB(jω)が無視できる場合
について説明する。増幅器16の帯域に比較して信号帯
域が十分に狭い場合には、上述の式(8)の逆特性y
(t)=H{z´(t)}のみを計算により求めればよ
い。具体的には、次式(19)で示されるスプライン関
数の複素係数hi,l(l=0,...,p,i=
0,...,m)を計算により求める。ここで、複素係
数の個数は(p+1)(m+1)個である。なお、式
(19)において、pはスプライン関数の次数であり、
μi(i=1,...,m)は接点を表わす。また、ス
プライン関数の定義より、接点において式(19)およ
びそのn階微分(n=1,2,...,p−1)は連続
である。したがって、mp個の拘束条件が存在する。こ
れらの条件を考慮することにより未知係数h i,lの個数
は、(p+1)(m+1)−mp=(p+m+1)個に
まで減らすことができる。その後は、実施の形態1と同
様に、増幅器16の入出力信号より連立方程式をたて、
最小二乗法により連立方程式を解くことにより、複素係
数hi, jを求める。In the following description, it is assumed that the signal has a narrow band and is linear.
When filters A (jω) and B (jω) can be ignored
Will be described. Signal band compared to the band of amplifier 16
When the region is sufficiently narrow, the inverse characteristic y of the above equation (8) is obtained.
Only (t) = H {z ′ (t)} can be obtained by calculation.
No. Specifically, the spline relation expressed by the following equation (19)
The complex coefficient h of a numberi, l(L = 0, ..., p, i =
0,. . . , M) are calculated. Where the complex
The number of numbers is (p + 1) (m + 1). Note that the expression
In (19), p is the order of the spline function,
μi(I = 1,..., M) represents a contact point. Also,
From the definition of the pline function, the equation (19) and
And its n-order derivatives (n = 1, 2, ..., p-1) are continuous
It is. Therefore, there are mp constraints. This
Considering these conditions, the unknown coefficient h i, lNumber of
Becomes (p + 1) (m + 1) -mp = (p + m + 1)
Can be reduced to After that, the same as in the first embodiment
Thus, a simultaneous equation is made from the input and output signals of the amplifier 16,
By solving the simultaneous equations by the least squares method, the complex
Number hi, jAsk for.
【0096】[0096]
【数20】 (Equation 20)
【0097】以上説明したように、本実施の形態による
と増幅器の入出力特性の逆関数をスプライン関数で近似
し、増幅器の入出力信号よりスプライン関数の複素係数
を最小二乗推定している。このため、増幅器の入出力特
性を高精度に推定することができる。また、ルックアッ
プテーブルを必要としないため、簡単な構成で、ノイズ
フロアを低く押さえることができる。さらに、複素多項
式の次数pを低く設定することが可能なため、計算量を
削減することができる。As described above, according to the present embodiment, the inverse function of the input / output characteristic of the amplifier is approximated by the spline function, and the complex coefficient of the spline function is estimated by the least squares from the input / output signal of the amplifier. Therefore, the input / output characteristics of the amplifier can be estimated with high accuracy. Further, since a lookup table is not required, the noise floor can be kept low with a simple configuration. Furthermore, since the degree p of the complex polynomial can be set low, the amount of calculation can be reduced.
【0098】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
【0099】[0099]
【発明の効果】ノイズフロアが低く、簡単な構成の前置
型非線形歪補償器を提供することができる。また、広帯
域信号の補償も可能である。As described above, it is possible to provide a front nonlinear distortion compensator having a low noise floor and a simple structure. It is also possible to compensate for a wideband signal.
【図1】 周波数特性が広帯域な増幅器の数学モデルを
示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a mathematical model of an amplifier having a wide frequency characteristic.
【図2】 図1に示した増幅器の逆システムを示した図
である。FIG. 2 is a diagram showing an inverse system of the amplifier shown in FIG. 1;
【図3】 前置型非線形歪補償器のハードウェア構成を
示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a prefix nonlinear distortion compensator.
【図4】 前置型非線形歪補償器のハードウェア構成を
示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a hardware configuration of a prefix nonlinear distortion compensator.
2 ダウンコンバータ、4,20 A/D変換器、6
直交検波器、8 非線形特性補償器、10 直交変調
器、12 D/A変換器、14 アップコンバータ、1
6 増幅器、18 ダウンコンバータ、22 直交検波
器、32 非線形特性推定器、42,48 ヒルベルト
変換器、44,46 虚数取扱い部、52,54 加算
器。2 Down converter, 4,20 A / D converter, 6
Quadrature detector, 8 Nonlinear characteristic compensator, 10 Quadrature modulator, 12 D / A converter, 14 Upconverter, 1
6 amplifier, 18 downconverter, 22 quadrature detector, 32 nonlinear characteristic estimator, 42,48 Hilbert transformer, 44,46 imaginary number handling unit, 52,54 adder.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 孫 連明 神奈川県横浜市港北区日吉三丁目14番地1 号 慶應義塾大学内 (72)発明者 佐野 昭 神奈川県横浜市港北区日吉三丁目14番地1 号 慶應義塾大学内 Fターム(参考) 5K022 DD01 DD23 DD24 5K060 BB07 CC04 CC11 FF06 HH01 HH14 JJ16 KK06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Renmei Son 3--14-1, Hiyoshi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Keio University (72) Inventor Akira Sano 3--14 Hiyoshi, Kohoku-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture No.1 Keio University F term (reference) 5K022 DD01 DD23 DD24 5K060 BB07 CC04 CC11 FF06 HH01 HH14 JJ16 KK06
Claims (5)
し、前記複素多項式に基づいて、入力信号を変換し、変
換後の信号を信号変換器に供給する非線形特性補償器
と、 前記非線形特性補償器に接続され、前記信号変換器に供
給される信号および前記信号変換器で変換された変換出
力信号に基づいて、前記複素多項式の各係数を最小二乗
推定する非線形特性推定器とを含む、前置型非線形歪補
償器。A nonlinear characteristic compensator that approximates an inverse characteristic of a signal converter with a complex polynomial, converts an input signal based on the complex polynomial, and supplies a converted signal to a signal converter; A nonlinear characteristic estimator connected to a characteristic compensator and configured to estimate each coefficient of the complex polynomial in a least-square manner based on a signal supplied to the signal converter and a conversion output signal converted by the signal converter. , Prefix type nonlinear distortion compensator.
号であり、 前記非線形特性推定器は、 前記信号変換器に供給される信号および前記信号変換器
で変換された変換出力信号を、それぞれ離散フーリエ変
換する離散フーリエ変換回路と、 前記離散フーリエ変換回路および前記非線形特性補償器
に接続され、フーリエ変換された前記信号変換器に供給
される信号および前記変換出力信号に基づいて、前記複
素多項式の各係数を最小二乗推定する最小二乗推定器と
を含む、請求項1に記載の前置型非線形歪補償器。2. The method according to claim 1, wherein the input signal is an orthogonal frequency division multiplexed signal, and the non-linear characteristic estimator separates a signal supplied to the signal converter and a converted output signal converted by the signal converter, respectively. A discrete Fourier transform circuit that performs Fourier transform, and is connected to the discrete Fourier transform circuit and the nonlinear characteristic compensator, and based on the signal supplied to the Fourier-transformed signal converter and the converted output signal, the complex polynomial 2. The non-linear distortion compensator according to claim 1, further comprising a least-squares estimator that estimates each coefficient by least-squares.
タの出力を受け、複素多項式で近似された非線形関数を
用いて、前記第1の線形フィルタの出力を変換する変換
器と、 前記変換器に接続され、前記変換器の出力を受ける第2
の線形フィルタとでモデル化され、 前記非線形特性補償器は、 信号変換器の逆特性を、前記第2の線形フィルタの逆特
性、前記変換器の逆特性および前記第1の線形フィルタ
の逆特性でモデル化し、 前記第1の線形フィルタに供給される信号および前記第
2の線形フィルタより出力される信号に基づいて、前記
第1および第2の線形フィルタの逆特性を表す関数の係
数、ならびに前記変換器の逆特性を表す複素多項式の係
数を、最小二乗推定する、請求項1に記載の前置型非線
形歪補償器。3. A signal converter comprising: a first linear filter receiving an input signal; a nonlinear function connected to the first linear filter, receiving an output of the first linear filter, and approximated by a complex polynomial. A converter for converting the output of the first linear filter using: a second connected to the converter and receiving the output of the converter
Wherein the nonlinear characteristic compensator converts the inverse characteristic of the signal converter into the inverse characteristic of the second linear filter, the inverse characteristic of the converter, and the inverse characteristic of the first linear filter. Based on the signal supplied to the first linear filter and the signal output from the second linear filter, a coefficient of a function representing an inverse characteristic of the first and second linear filters, and 2. The prefix nonlinear distortion compensator according to claim 1, wherein least-squares estimation is performed on a coefficient of a complex polynomial representing an inverse characteristic of the converter. 3.
近似し、前記スプライン関数に基づいて、入力信号を変
換し、変換後の信号を信号変換器に供給する非線形特性
補償器と、 前記非線形特性補償器に接続され、前記信号変換器に供
給される信号および前記信号変換器で変換された変換出
力信号に基づいて、前記スプライン関数の各係数を最小
二乗推定する非線形特性推定器とを含む、前置型非線形
歪補償器。4. A nonlinear characteristic compensator that approximates an inverse characteristic of the signal converter with a spline function, converts an input signal based on the spline function, and supplies a converted signal to a signal converter. A nonlinear characteristic estimator connected to the characteristic compensator and configured to estimate each coefficient of the spline function by least square based on a signal supplied to the signal converter and a conversion output signal converted by the signal converter. , Prefix type nonlinear distortion compensator.
項1〜4のいずれかに記載の前置型非線形歪補償器。5. The front nonlinear distortion compensator according to claim 1, wherein said signal converter is an amplifier.
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