JP2005269440A - ポーラ変調送信装置及びポーラ変調方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力効率が良好でかつ送信出力電力（位相振幅合成信号）の制御範囲が広いのに加えて、歪みの少ない品質の良い位相振幅合成信号を得ることができるポーラ変調送信装置を提供すること。
【解決手段】 プリディストーション部１０５、１０８を設け、高周波電力増幅器１０７又は可変利得増幅器１０９のどちらで位相振幅合成を行うモードかに応じて各プリディストーション部１０５、１０８がプリディストーション処理の内容を切り換え、本来のプリディストーション処理に加えて相補的に他方の回路１０７、１０９の歪みを抑制するようなプリディストーション処理をも行うようにしたことにより、単純に対象回路のみのプリディストーションを行う場合と比較して、最終的に形成される位相振幅合成信号Ｖ（ＲＦ，ＰＡ）の歪みを一段と抑制することができるようになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特にポーラ変調方式を用いた送信装置に関する。

従来、包絡線変動成分を含む変調信号を増幅する高周波電力増幅器には、包絡線変動成分を線形に増幅するためにＡ級またはＡＢ級の線形増幅器が用いられてきた。このような線形増幅器は、線形性には優れている反面、常時直流バイアス成分に伴う電力を消費しているために、Ｃ級ないしＥ級等の非線形増幅器に比べて電力効率が低い。このため、このような高周波電力増幅器を、電池を電源とする携帯型の無線機に適用した場合、高周波電力増幅器の電力消費量が多いため使用時間が短くなってしまう事情があった。また、大電力の送信装置を複数設置する無線システムの基地局装置に適用した場合においては、装置の大型化や発熱量の増大を招いてしまう事情があった。

そこで、高効率の送信装置として提案された、ポーラ変調方式を用いた送信装置が提案されている。このポーラ変調送信装置は、図９に示すように、振幅位相分離部１０と、増幅器１１と、位相変調部１２と、位相振幅合成部としての高周波電力増幅器１３とを有する。高周波電力増幅器１３は非線形増幅器である。

振幅位相分離部１０はベースバンド信号Ｓ１を入力し、これを振幅成分信号Ｓ２と位相成分信号Ｓ３に分離する。振幅成分信号Ｓ２は増幅器１１を介して高周波電力増幅器１３の電源電圧として非線形の高周波電力増幅器１３に供給される。位相成分信号Ｓ３は位相変調部１２に入力される。位相変調部１２は位相成分信号Ｓ３で搬送波信号を位相変調することにより高周波位相変調信号Ｓ４を得、これを高周波電力増幅器１３に送出する。これにより、高周波電力増幅器１３は、振幅成分信号Ｓ２に応じた電源電圧の基で高周波位相変調信号Ｓ４を増幅することで位相振幅合成し、これを送信出力信号（位相振幅合成信号）Ｓ５として出力する。

次に、ポーラ変調送信装置の動作を説明する。まず、ベースバンド信号Ｓ１をＳｉ（ｔ）とすると、Ｓｉ（ｔ）は次式で表すことができる。

Ｓｉ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］ ……… （１）
ここで、ａ（ｔ）は振幅データ、ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］は位相データをそれぞれ示す。

振幅位相分離部１０によりＳｉ（ｔ）から振幅データａ（ｔ）と位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］が抽出される。ここで、振幅データａ（ｔ）は振幅成分信号Ｓ２に、位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］は位相成分信号Ｓ３に、それぞれ対応する。振幅データａ（ｔ）は、送信平均電力等の情報に基づき、増幅器１１で増幅及び電流増強されて高周波電力増幅器１３に与えられる。これにより、高周波電力増幅器１３の電源電圧値は振幅データａ（ｔ）と送信平均電力とを掛け合わせたもの（＝Ｇａ（ｔ）、Ｇは送信平均電力に依存）となる。

位相変調部１２は搬送波角周波数ωｃを位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］で変調した高周波位相変調信号Ｓ４を生成し、これが高周波電力増幅器１３に入力される。ここで、高周波位相変調信号Ｓ４をＳｃとすると、Ｓｃは次式で表すことができる。

Ｓｃ＝ｅｘｐ[ｊ（ωｃｔ＋φ（ｔ））] ……… （２）
そして、高周波電力増幅器１３に非線形増幅器を用いることで、この高周波電力増幅器１３の電源電圧値Ｇａ（ｔ）と位相変調部１２の出力信号とを掛け合わせた信号が高周波電力増幅器１３の送信出力信号Ｓ５となる。ここで、送信出力信号Ｓ５をＲＦ信号Ｓｒｆとすると、ＲＦ信号Ｓｒｆは次式で表すことができる。

Ｓｒｆ＝Ｇａ（ｔ）Ｓｃ＝Ｇａ（ｔ）ｅｘｐ[ｊ（ωｃｔ＋φ（ｔ））］……（３）
高周波電力増幅器１３に入力される高周波位相信号Ｓ４は、振幅方向の変動成分を持たない位相変調信号であるため定包絡線信号となる。したがって、高周波電力増幅器１３として効率の良い非線形増幅器を使用できるので、高効率の送信装置を提供することができる。この種のポーラ変調を用いた技術は、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。
特許第３２０７１５３号公報 特開２００１−１５６５５４号公報

しかしながら、従来のポーラ変調送信装置にあっては、高周波電力増幅器１３のみで平均出力信号レベルの制御を行う場合、出力電力の制御範囲がリーク電力や電源電圧に関するトランジスタの動作限界等によって送信出力のダイナミックレンジを広くとれない、という課題があった。また、高周波電力増幅器１３における非線形歪みも十分に抑制されない、という課題を有していた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電力効率が良好でかつ送信出力電力（位相振幅合成信号）の制御範囲が広いのに加えて、歪みの少ない品質の良い位相振幅合成信号を得ることができるポーラ変調送信装置及びポーラ変調方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため本発明のポーラ変調送信装置は、高周波位相変調信号を増幅する高周波電力増幅器と、高周波電力増幅器の前段側に設けられ高周波位相変調信号を増幅する可変利得増幅器と、高周波電力増幅器に供給される電源電圧を補償する第１のプリディストーション部と、可変利得増幅器に供給される利得制御信号を補償する第２のプリディストーション部と、を具備すると共に、高周波電力増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号とを位相振幅合成する第１のモードと、可変利得増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号を位相振幅合成する第２のモードを有し、第１及び第２のプリディストーション部は、各モードで相補的に位相振幅合成信号の歪みを補償する電源電圧及び利得制御信号を形成する構成を採る。

この構成によれば、高周波電力増幅器の前段側に可変利得増幅器を設け、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器で行うか又は可変利得増幅器で行うかを選択するようにしたので、高周波電力増幅器における電力効率を高く保ちつつ、位相振幅合成信号のダイナミックレンジを広くすることができ送信出力電力の制御範囲を広くすることができる。

加えて、第１及び第２のプリディストーション部で、各モードで相補的に位相振幅合成信号の歪みを補償するようにしたので、単純に、第１のプリディストーション部で高周波電力増幅器の電源電圧を補償し、第２のプリディストーション部で可変利得増幅器の利得制御信号を補償するのと比較して、各モードに応じた適応的なプリディストーション処理を行うことができるようになり、歪み補償精度が向上し、品質の良い位相振幅合成信号を得ることができる。

本発明のポーラ変調送信装置は、第１のモード時、第１のプリディストーション部が、高周波電力増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に、第２のプリディストーション部が、高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性を加味して利得制御信号を供給する構成を採る。

この構成によれば、高周波電力増幅器で位相振幅合成するにあたって、第１のプリディストーション部による歪み補償効果に加えて、第２のプリディストーション部によって、可変利得増幅器から高周波電力増幅器での線形性が保たれるような出力が得られるような利得調整が行われるので、高周波電力増幅器で非常に歪みの少ない位相振幅合成信号を得ることができるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置は、第２のモード時、第１のプリディストーション部が、振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を供給すると共に、第２のプリディストーション部が、可変利得増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して可変利得増幅器に供給する利得制御信号を形成する構成を採る。

この構成によれば、可変利得増幅器で位相振幅合成するにあたって第２のプリディストーション部によって歪み補償されると共に、第１のプリディストーション部によって高周波電力増幅器における歪みも補償される。この場合、高周波電力増幅器に与えられる電源電圧をエンベロープフォローさせることにより高周波電力増幅器でのいわゆるバックオフを最小限に抑えることができるようになるので、高周波電力増幅器における電力効率を最大限に高め、また、非常に歪みの少ない位相振幅合成信号が出力されるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置は、位相成分信号から高周波位相変調信号を形成する位相変調部に、位相成分信号を補償して供給する第３のプリディストーション部を、さらに具備し、第３のプリディストーション部が、第１のモード時には、高周波電力増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償すると共に、第２のモード時には、可変利得増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償する構成を採る。

この構成によれば、一段と歪みの少ない位相振幅合成信号を得ることができるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置は、各プリディストーション部の補償処理を、高周波電力増幅器の出力及び又は可変利得増幅器の出力に基づいて調整する構成を採る。

この構成によれば、高周波電力増幅器や可変利得増幅器の歪み特性が、温度や経年変化によって変わった場合でも、各プリディストーション部でこの歪みをも補償することができるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置は、振幅成分信号及び又は位相成分信号を遅延させることにより位相振幅合成時の同期調整を行う遅延調整部を具備する構成を採る。

この構成によれば、振幅成分信号および位相成分信号の経路における遅延差によって生じる位相振幅合成時の歪みをも低減することができるので、一段と良好な位相振幅合成信号を得ることができるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置は、各プリディストーション部が、変調方式又は送信周波数帯域に応じて異なる補償処理を行う構成を採る。

この構成によれば、変調方式や送信信号帯域に適したプリディストーション処理を行うことができるようになるので、変調方式や送信信号の帯域が切り換えられた場合でも、良好な歪み補償を行うことができるようになる。

本発明のポーラ変調方法は、第１のモード時には、高周波電力増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号とを位相振幅合成すると共に、第２のモード時には、高周波電力増幅器の前段側に設けられた可変利得増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号を位相振幅合成する位相振幅合成ステップと、第１のモード時には、高周波電力増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性が保たれるように利得制御信号を可変利得増幅器に供給するステップと、第２のモード時には、振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を高周波電力増幅器に供給すると共に可変利得増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して形成した利得制御信号を可変利得増幅器に供給するステップとを含むようにする。

この方法によれば、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器で行うか又は可変利得増幅器で行うかが選択されるので、電力効率が高くかつダイナミックレンジの広い位相振幅合成信号を得ることができる。加えて、モード毎に、高周波電力増幅器及び可変利得増幅器に対して相補的に歪み補償を行うので、いずれのモードでも高周波電力増幅器及び可変利得増幅器に対する歪み補償の負担を最適に分担して全体として非常に歪みの少ない位相振幅合成信号を得ることができる

このように本発明によれば、電力効率が良好でかつ送信出力電力の制御範囲が広いのに加えて、歪みの少ない品質の良い送信信号（位相振幅合成信号）を形成することができるポーラ変調送信装置及びポーラ変調方法を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係るポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置１００は、振幅位相分離部１０１にベースバンド信号Ｓ１０のＩ（同相）成分及びＱ（直交）成分を入力する。振幅位相分離部１０１は、ベースバンド信号Ｓ１０を振幅成分信号Ｓ１１と位相成分信号Ｓ１２に分離し、振幅成分信号Ｓ１１を乗算器１０２に送出すると共に位相成分信号Ｓ１２をプリディストーション部１０３を介して位相変調部１０４に送出する。位相変調部１０４は、例えば周波数シンセサイザでなり、プリディストーションされた位相成分信号によってキャリア周波数信号を変調することにより、高周波位相変調信号Ｓ１３を形成する。

一方、乗算器１０２に入力された振幅成分信号Ｓ１１は、乗算器１０２において平均出力電力制御信号Ｓ２０と乗算されることにより、瞬時振幅（エンベロープ）成分信号に相当する振幅制御信号Ｓ２２とされる。

振幅制御信号Ｓ２２は、プリディストーション部１０５及び増幅器１０６を介して高周波電力増幅器１０７の電源電圧Ｖ（ＰＡ）とされ、高周波電力増幅器１０７に供給される。また振幅制御信号Ｓ２２は、プリディストーション部１０８を介して可変利得増幅器１０９の利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）とされ、可変利得増幅器１０９に供給される。

本実施の形態のポーラ変調送信装置１００においては、高周波電力増幅器１０７の前段に可変利得増幅器１０９を設けたことにより、送信出力電力のレベルに応じて位相振幅合成を行うブロックをこれら２つの増幅器で分担することができる。これにより、高周波電力増幅器１０７のみで平均出力電力の調整と瞬時振幅の調整を行う場合と比較して、位相振幅合成信号のダイナミックレンジを広くすることができ送信出力電力の制御範囲を広くすることができる。

具体的には、第１のモード時（例えば高レベルの送信出力電力を得る場合（すなわち平均出力電力制御信号Ｓ２０により高レベルの送信出力が指定されている場合）には、プリディストーション部１０８からの利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）により可変利得増幅器１０９に対して最適な（後段の高周波電力増幅器１０７による位相振幅合成の線形性が最大となるような）利得値を指定することで、高周波電力増幅器１０７を非線形増幅器として動作させて、高周波電力増幅器１０７によって振幅成分信号Ｓ１１及び平均出力電力制御信号Ｓ２０に基づく送信電力制御された瞬時振幅変動を与える。つまり、高周波電力増幅器１０７によって位相振幅合成を行う。これにより、電力効率を著しく高めることができる。

これに対して、第２のモード時（例えば低レベルの送信出力電力を得る場合（すなわち平均出力電力制御信号Ｓ２０により低レベルの送信電力が指定されている場合））には、高周波電力増幅器１０７を線形増幅器として動作させつつ、可変利得増幅器１０９によって振幅成分信号Ｓ１１及び平均出力電力制御信号Ｓ２０に基づく瞬時振幅変動を与える。つまり、可変利得増幅器１０９によって位相振幅合成を行う。

かくして、ポーラ変調送信装置１００においては、高周波電力増幅器１０７の前段側に可変利得増幅器１０９を設け、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器１０７で行うか又は可変利得増幅器１０９で行うかを選択するようにしたので、位相振幅合成信号Ｖ（ＲＦ，ＰＡ）のダイナミックレンジを広くすることができ、さらに、高周波電力増幅器１０７をモードに応じて非線形増幅器又はエンベロープフォロー動作させるので電力効率を高く保つことができる。

この実施の形態では、プリディストーション部１０３、１０５、１０８は、主に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵがアクセスするルックアップテーブル等により構成されている。

実際上、各プリディストーション部１０３、１０５、１０８には、補償すべき信号以外に動作モード切換信号Ｓ２１が入力され、プリディストーション部１０３、１０５、１０８は、動作モードに応じて、異なる補償処理を行うようになっている。この実施の形態の場合、各プリディストーション部１０３、１０５、１０８は、動作モードに対応したプリディストーション処理を行うためのルックアップテーブルを有しており、このルックアップテーブルに基づき動作モードに応じたプリディストーション処理を実行するようになっている。

以下、プリディストーション部１０３、１０５、１０８の構成及び動作について、図２〜図４を参照して詳しく説明する。なお、図２では、プリディストーションを略してＰＤとして示している。

図２に示すように、ポーラ変調送信装置１００は、ステップＳＴ０でポーラ変調送信処理を開始すると、ステップＳＴ１で各プリディストーション部１０３、１０５、１０８に平均出力電力制御信号Ｓ２０を入力し、ステップＳＴ２で各プリディストーション部１０３、１０５、１０８に動作モード切換信号Ｓ２１を入力する。

続くステップＳＴ３では、各プリディストーション部１０３、１０５、１０８がステップＳＴ２で入力した動作モード切換信号Ｓ２１に基づき、高周波電力増幅器１０７で位相振幅合成するモードか否か判断する。ステップＳＴ３で肯定結果が得られた場合には、ステップＳＴ４の処理に移り、否定結果が得られた場合にはステップＳＴ５の処理に移る。

先ずステップＳＴ４での各プリディストーション部１０３、１０５、１０８の処理について説明する。

この場合、位相振幅合成は高周波電力増幅器１０７で行い、プリディストーション部１０５は、振幅制御信号Ｓ２２に対して、高周波電力増幅器１０７の歪み特性に対して逆特性の歪みを与える、いわば本来の高周波電力増幅器１０７についてのプリディストーション処理を施して出力する。これにより、増幅器１０６から歪み補償された電源電圧Ｖ（ＰＡ）が出力される。

プリディストーション部１０８は、平均出力電力制御信号Ｓ２０に基づく利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）を形成するが、このとき高周波電力増幅器１０７での位相振幅合成の線形性が最良となるような利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）を出力する。これは、換言すれば、高周波電力増幅器１０７での位相振幅合成時の歪み補償を、可変利得増幅器１０９での増幅処理でも相補的に補っていることに相当する。

実際上、プリディストーション部１０８は、指定された平均出力電力制御信号Ｓ２０に応じた利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）が格納されたルックアップテーブルを有し、このルックアップテーブルを使って利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）を形成する。図３の中のＰｉｎは、上記利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）に応じて利得制御された可変利得増幅器１０９の出力電力を示している。また図中のＶｃｃは、振幅制御信号Ｓ２２で示される、高周波電力増幅器１０７に供給すべき電源電圧値を示している。プリディストーション部１０８からの出力により可変利得増幅器１０９の利得が設定される、すなわち、プリディストーション部１０８は、図３に示された各Ｐｉｎに応じた複数の曲線のうち、所望の出力電力に対して歪みが最も少なくなるような最適な曲線を選択し、高周波電力増幅器１０７ではその指定された曲線で示される出力電力−Ｖｃｃ特性に応じて位相振幅合成が成されることとなる。これにより、プリディストーション部１０８は高周波電力増幅器１０７での位相振幅合成時の歪みを補助的に抑制する。

プリディストーション部１０３は、高周波電力増幅器１０７で位相振幅合成を行うモードの場合には、高周波電力増幅器１０７による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償すると共に、可変利得増幅器１０９で位相振幅合成を行うモード（後述のステップＳＴ５に対応）の場合には、可変利得増幅器１０９による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償するようになっている。つまり、プリディストーション部１０３は、２種類のプリディストーションモードをもっており、ステップＳＴ４では、高周波電力増幅器１０７で位相振幅合成されたときの歪みを補償するプリディストーションモードを選択して、位相成分信号Ｓ１２に対して高周波電力増幅器１０７での位相振幅合成時の歪みを加味した補償を行って補償後の位相成分信号Ｖ（ｐｈ）を出力する。

次にステップＳＴ５での各プリディストーション部１０３、１０５、１０８の処理について説明する。

この場合、位相振幅合成は可変利得増幅器１０９で行い、プリディストーション部１０８は、振幅制御信号Ｓ２２に対して、可変利得増幅器１０９の歪み特性に対して逆特性の歪みを与える、いわば本来の可変利得増幅器１０９についてのプリディストーション処理を施して利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）を出力する。

また、プリディストーション部１０５は、高周波電力増幅器１０７用の電源として、高周波電力増幅器１０７をエンベロープフォロー動作させるための電源電圧を出力する。これにより、高周波電力増幅器１０７のバックオフが一定に保たれ、この結果、高周波電力増幅器１０７の電力効率を最大限に高めることができる。

プリディストーション部１０３は、可変利得増幅器１０９で位相振幅合成されたときの歪みを補償するプリディストーションモードを選択して、位相成分信号Ｓ１２に対して可変利得増幅器１０９での位相振幅合成時の歪みを加味した補償を行って補償後の位相成分信号Ｖ（ｐｈ）を出力する。

このようにポーラ変調送信装置１００においては、可変利得増幅器１０９又は高周波電力増幅器１０７のいずれか一方で位相振幅合成を行っている場合、位相振幅合成を行っていない他方のパスでも相補的に歪み補償又は電源電圧制御を行うようにしているので、歪み補償精度及び電力効率を向上させることができる。

例えば、可変利得増幅器１０９で位相振幅合成を行っている場合、高周波電力増幅器１０７を線形増幅器として用いても、高周波電力増幅器１０７に起因するある程度の歪みが発生するが、この歪みはプリディストーション部１０５でプリディストーション処理を行っているので抑制できる。加えて、プリディストーション部１０５でエンベロープフォローを行うので、電力効率をも向上させることができる。

一方、高周波電力増幅器１０７で位相振幅合成を行っている場合、可変利得増幅器１０９用のプリディストーション部１０８によって、可変利得増幅器から高周波電力増幅器１０７での線形性が保たれるような出力が得られるような利得調整が行われるので、高周波電力増幅器１０７で非常に歪みの少ない位相振幅合成信号Ｖ（ＲＦ，ＰＡ）を得ることができるようになる。

図４に、ポーラ変調送信装置１００の各部の出力波形を示す。時点ｔ１から時点ｔ２の間の期間が、可変利得増幅器１０９によって位相振幅合成を行う期間であり、その他の期間は、高周波電力増幅器１０７によって位相振幅合成を行う期間である。

本実施の形態によれば、高周波電力増幅器１０７の前段側に可変利得増幅器１０９を設け、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器１０７で行うか又は可変利得増幅器１０９で行うかを選択するようにしたので、高周波電力増幅器１０７における電力効率を高く保ちつつ、位相振幅合成信号のダイナミックレンジを広くすることができ送信出力電力の制御範囲を広くすることができる。

加えて、プリディストーション部１０５、１０８を設け、各プリディストーション部１０５、１０８が高周波利得増幅器１０７又は可変利得増幅器１０９のどちらで位相振幅合成を行うモードかに応じてプリディストーション処理の内容を切り換え、各モードで相補的に位相振幅合成信号の歪みを補償する電源電圧Ｖ（ＰＡ）及び利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）を形成するようにしたことにより、単純に対象回路のみのプリディストーションを行う場合と比較して、最終的に形成される送信出力信号Ｖ（ＲＦ，ＰＡ）の歪みを一段と抑制することができるようになる。

さらに、位相成分信号Ｓ１２から高周波位相変調信号Ｓ１３を形成する位相変調部１０４の前段に、位相成分信号Ｓ１２を補償して供給するプリディストーション部１０３を設け、高周波電力増幅器１０７で位相振幅合成を行うモードの場合には、プリディストーション部１０３によって高周波電力増幅器１０７による位相振幅合成で生じる歪みを補償すると共に、可変利得増幅器１０９で位相振幅合成を行うモードの場合には、可変利得増幅器１０９による位相振幅合成で生じる歪みを補償するようにしたことにより、一段と歪みの少ない送信出力信号Ｖ（ＲＦ，ＰＡ）を得ることができるようになる。

（実施の形態２）
図１との対応部分に同一符号を付して示す図５に、本実施の形態のポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置２００は、高周波電力増幅器１０７の出力を測定する出力測定部２０４と、可変利得増幅器１０９の出力を測定する出力測定部２０５を有することと、プリディストーション部２０１、２０２、２０３の構成が異なることを除いて、図１のポーラ変調送信装置１００と同様の構成でなる。

各プリディストーション部２０１、２０２、２０３には、それぞれ出力測定部２０４、２０５により測定された位相振幅合成信号Ｖ（ＲＦ，ＰＡ）、可変利得増幅器出力Ｖ（ＲＦ，ＶＧＡ）の検波出力の測定値が入力される。各プリディストーション部２０１、２０２、２０３は、実施の形態１で説明したプリディストーション処理に加えて、この測定値に含まれる歪みが抑制されるような適応的なプリディストーション処理を行う。これにより、各回路の温度変化や経時変化により歪み特性が変化した場合でも、プリディストーション部２０１、２０２、２０３によってこの歪みを抑制することができるようになる。

ところで、まず、本実施の形態では、振幅成分信号のプリディストーション手段として各プリディストーション部２０１、２０２を備えているために、振幅成分信号の歪み補償をプリディストーション部２０１と２０２とで分担して適応的（相補的）な歪み補償を行うことができる。

例えば、高周波電力増幅器１０７で位相振幅合成をかけるモードの場合、プリディストーション部２０１しか存在しない場合は、利得制御信号Ｖ（ＶＧＡ）の値は適応的に変化させることができないので、例えば温度変化や経時変化により図３の出力電力−Ｖｃｃ特性が変化した場合でもその変化に伴う出力の歪みを補償することはできない。しかし、本実施の形態ではプリディストーション部２０２も存在するので、図３におけるＰｉｎの選択をも適応的に行えることになり、これら２つのプリディストーション手段を適切に組み合わせてそれぞれのプリディストーション手段への分担を最適に配分し、全体として最適な適応性のあるプリディストーションを行うことができる。

また、本実施の形態では、高周波電力増幅器１０７の出力測定部２０４のみならず、可変利得増幅器１０９の出力を測定する出力測定部２０５を有しており、一般的には異なると考えられる高周波電力増幅器１０７及び可変利得増幅器１０９のそれぞれの温度変化や経年変化に対して最適化されたプリディストーション処理を行うことができる。

次に図６を用いて、本実施の形態のポーラ変調送信装置２００によるプリディストーション処理について詳述する。ここでステップＳＴ１０からステップＳＴ１５までの処理は、図２で説明したステップＳＴ０からステップＳＴ５までの処理と同様なので、説明を省略する。

ステップＳＴ１６では、出力測定部２０４、２０５からの測定値に基づいて、各プリディストーション部２０１、２０２、２０３のテーブルデータを更新するか否か判断する。具体的には、測定値の歪みがある規定値以上のものであった場合にはテーブルデータを更新すると判断し、ステップＳＴ１７に移り、歪みがある規定値以下のものであった場合にはステップＳＴ１１に戻る。

ステップＳＴ１７では、各プリディストーション部２０１、２０２、２０３が出力測定部２０４、２０５からの測定値を参照しながら、歪みが最も小さい値に収束するようにプリディストーションの特性を変えていく。そしてステップＳＴ１８で最も歪みが小さくなったときのデータにテーブルデータを更新して、ステップＳＴ１１に戻る。因みに、ステップＳＴ１６からステップＳＴ１８までの処理は、各プリディストーション部２０１、２０２、２０３で行ってもよいが、出力測定部２０４、２０５の測定値を別の制御部（図示せず）に取り込み、制御部によって行うようにしてもよい。

かくして本実施の形態によれば、実施の形態１の構成に加えて、高周波電力増幅器１０７、可変利得増幅器１０９の出力で実測される歪みに応じて、各プリディストーション部２０１、２０２、２０３でのプリディストーション処理を更新するようにしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、温度変化や経年変化があった場合でも歪みを抑制することができるようになる。

なおこの実施の形態では、高周波電力増幅器１０７、可変利得増幅器１０９の出力に基づいて温度変化による歪みを抑制する場合について述べたが、これに限らず、例えば予めプリディストーション部２０１、２０２、２０３に温度に対応したテーブルを設けておき、温度センサにより検出した温度に応じたテーブルを選択してプリディストーション処理を行うようにしてもよい。

（実施の形態３）
図１との対応部分に同一符号を付して示す図７に、本実施の形態のポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置３００は、遅延調整部３０１、３０２を有することを除いて、図１のポーラ変調送信装置１００と同様の構成でなる。

このように遅延調整部３０１、３０２を設けたことにより、高周波電力増幅器１０７又は可変利得増幅器１０９において、高周波位相変調信号Ｓ１３と振幅制御信号Ｓ２２が位相振幅合成される際の同期をとることができるので、歪みが抑制されるのに加えて、合成時の同期ずれのない一段と良好な位相振幅合成信号を得ることができるようになる。

すなわち、もともとポーラ変調送信装置では、位相変調部１０４や乗算器１０２での処理遅延を吸収しないと位相振幅合成時に同期ずれが生じて信号品質（例えばＥＶＭ（エラーベクトルマグニチュード））が劣化するが、本実施の形態では、これを考慮して、遅延調整部３０１、３０２を設けることにより、振幅成分信号の経路と位相成分信号の経路の位相振幅合成までの伝達時間の差をなくすようになっている。

かくして本実施の形態によれば、実施の形態１の構成に加えて、遅延調整部３０１、３０２を設けたことにより、実施の形態１の効果に加えて、プリディストーション部１０５、１０８、１０３等での遅延差を吸収できるので、これにより生じる位相振幅合成時の歪みをも抑制することができ、一段と品質の良い位相振幅合成信号を得ることができるようになる。

なお遅延調整部を設ける位置は、図７に示した位置に限らず、要は振幅成分信号Ｓ１１と振幅制御信号Ｓ２２との合成時の同期をとれるような位置であればどの位置でもよく、図７のように両経路でなく片方の経路にのみ設けるようにしてもよい。

（実施の形態４）
図１との対応部分に同一符号を付して示す図８に、本実施の形態のポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置４００は、各プリディストーション部４０１、４０２、４０３に変調方式・バンド切換信号Ｓ４０を入力する。各プリディストーション部４０１、４０２、４０３は、実施の形態１で説明したプリディストーション処理に加えて、変調方式やバンド（送信信号帯域）毎のテーブルを有しており、変調方式・バンド切換信号Ｓ４０に応じたテーブルを選択してプリディストーション処理を行うようになっている。

これにより、変調方式や送信信号帯域に適したプリディストーション処理を行うことができるようになるので、変調方式や送信信号の帯域が切り換えられた場合でも、良好な歪み補償を行うことができるようになる。

因みに、変調方式とはベースバンド信号Ｓ１０の変調方式を示し、具体的にはＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)やＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)等のことを示す。これらの変調は、振幅位相分離部１０１よりも前段側に設けられた変調回路で行われる。また送信信号帯域（バンド）は、位相変調部１０４で用いられるキャリア周波数によって決まる。

かくして本実施の形態によれば、実施の形態１の構成に加えて、変調方式やバンドに応じてプリディストーション処理を変更するようにしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、例えば適応変調方式を行う機器や送信周波数帯域を切り換えるような機器に搭載された場合にでもそれぞれの変調方式やバンドに対応して歪みを抑制できるようになる。

なお上述した実施の形態１〜４では、プリディストーション部がＣＰＵ（Central Processing Unit）とルックアップテーブルにより構成され、ルックアップテーブルに基づいてプリディストーション処理を行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばアナログ回路やディジタル回路により構成するようにしてもよい。

また上述した実施の形態では、プリディストーション部１０５がエンベロープフォローする場合について述べたが、上述したエンベロープフォローとはエンベロープトラッキングも含むものとする。

本発明は、例えば携帯情報端末や無線基地局等の無線通信装置に適用して好適なものである。

本発明の実施の形態１に係るポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図 実施の形態１のプリディストーション処理の説明に供するフローチャート プリディストーション部に設けられたルックアップテーブルの説明に供する図 実施の形態１の各部の出力波形を示す波形図 実施の形態２のポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図 実施の形態２のプリディストーション処理の説明に供するフローチャート 実施の形態３のポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図 実施の形態４のポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図 従来のポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１００、２００、３００、４００ ポーラ変調送信装置
１０１ 振幅位相分離部
１０２ 乗算器
１０３、１０５、１０８、２０１、２０２、２０３、４０１、４０２、４０３ プリディストーション部
１０４ 位相変調部
１０７ 高周波電力増幅器
１０９ 可変利得増幅器
２０４、２０５ 出力測定部
３０１、３０２ 遅延調整部
Ｓ１０ ベースバンド信号
Ｓ１１ 振幅成分信号
Ｓ１２ 位相成分信号
Ｓ１３ 高周波位相変調信号
Ｓ２０ 平均出力電力制御信号
Ｓ２１ 動作モード切換信号
Ｓ２２ 振幅制御信号
Ｖ（ＰＡ） 電源電圧
Ｖ（ＶＧＡ）利得制御信号
Ｖ（ＲＦ，ＶＧＡ） 可変利得増幅器出力
Ｖ（ＲＦ，ＰＡ） 位相振幅合成信号

Claims (11)

1. 高周波位相変調信号を増幅する高周波電力増幅器と、
   前記高周波電力増幅器の前段側に設けられ、前記高周波位相変調信号を増幅する可変利得増幅器と、
   前記高周波電力増幅器に供給される電源電圧を補償する第１のプリディストーション部と、
   前記可変利得増幅器に供給される利得制御信号を補償する第２のプリディストーション部と、
   を具備すると共に、前記高周波電力増幅器によって前記高周波位相変調信号と振幅成分信号とを位相振幅合成する第１のモードと、前記可変利得増幅器によって前記高周波位相変調信号と前記振幅成分信号を位相振幅合成する第２のモードを有し、
   前記第１及び第２のプリディストーション部は、前記各モードで相補的に前記位相振幅合成信号の歪みを補償する前記電源電圧及び前記利得制御信号を形成する
   ことを特徴とするポーラ変調送信装置。
2. 前記第１のモード時、
   前記第１のプリディストーション部は、前記高周波電力増幅器の歪み特性を加味して前記振幅成分信号を補償して前記高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に、前記第２のプリディストーション部は、前記高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性を加味して前記利得制御信号を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のポーラ変調送信装置。
3. 前記第２のモード時、
   前記第１のプリディストーション部は、前記振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を供給すると共に、前記第２のプリディストーション部は、前記可変利得増幅器の歪み特性を加味して前記振幅成分信号を補償して前記可変利得増幅器に供給する利得制御信号を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のポーラ変調送信装置。
4. 位相成分信号から前記高周波位相変調信号を形成する位相変調部に、前記位相成分信号を補償して供給する第３のプリディストーション部を、さらに具備し、
   前記第３のプリディストーション部は、前記第１のモード時には、前記高周波電力増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償すると共に、前記第２のモード時には、前記可変利得増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。
5. 前記第１及び又は第２のプリディストーション部の補償処理を、前記高周波電力増幅器の出力及び又は前記可変利得増幅器の出力に基づいて調整する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。
6. 前記振幅成分信号及び又は前記位相成分信号を遅延させることにより、前記位相振幅合成時の同期調整を行う遅延調整部を具備する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。
7. 前記第１、第２及び又は第３のプリディストーション部の補償処理を、前記高周波電力増幅器の出力及び又は前記可変利得増幅器の出力に基づいて調整する
   ことを特徴とする請求項４に記載のポーラ変調送信装置。
8. 前記振幅成分信号及び又は前記位相成分信号を遅延させることにより、前記位相振幅合成時の同期調整を行う遅延調整部を具備する
   ことを特徴とする請求項４に記載のポーラ変調送信装置。
9. 前記第１及び又は第２のプリディストーション部は、変調方式又は送信周波数帯域に応じて異なる補償処理を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。
10. 前記第１、第２及び又は第３のプリディストーション部は、変調方式又は送信周波数帯域に応じて異なる補償処理を行う
    ことを特徴とする請求項４に記載のポーラ変調送信装置。
11. 第１のモード時には、高周波電力増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号とを位相振幅合成すると共に、第２のモード時には、前記高周波電力増幅器の前段側に設けられた前記可変利得増幅器によって前記高周波位相変調信号と前記振幅成分信号を位相振幅合成する位相振幅合成ステップと、
    前記第１のモード時には、前記高周波電力増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して前記高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に、前記高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性が保たれるような利得制御信号を前記可変利得増幅器に供給するステップと、
    前記第２のモード時には、前記振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を前記高周波電力増幅器に供給すると共に、前記可変利得増幅器の歪み特性を加味して前記振幅成分信号を補償して形成した利得制御信号を前記可変利得増幅器に供給するステップと
    を含むことを特徴とするポーラ変調方法。

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