失真补偿装置的制作方法

专利名称：失真补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种失真补偿装置，补偿用于放大发送信号的功率放大器的非线性失真。
背景技术：
在现有的失真补偿装置中，例如专利文献1所示，存在的问题是，在正交调制电路或正交解调电路中，由于同相(I)通道分量与正交(Q)通道分量的增益误差以及π/2移相的移相误差，失真补偿性能劣化。这里，将增益误差与移相误差统称为IQ不平衡。
对此，在专利文献1中，除了现有的失真补偿电路外，通过设置误差测定电路和误差修正电路来补偿IQ不平衡，其中，所述误差测定电路从波形生成电路输出预定的基带信号，通过取出对应于该基带信号的解调信号来测定解调误差，所述误差修正电路从该解调信号中除去解调误差。
另外，在专利文献2和非专利文献2等中，尽管没有描述失真补偿装置，但描述了补偿伴随正交调制的IQ不平衡的技术。
在专利文献2中，利用线性变换部件对同相振幅信号及正交振幅信号进行线性变换，将以线性变换后的信号为输入的正交调制器的调制波输出输入到电平信号生成部件，抽取电平信号，由参数生成部件对该电平信号导出线性变换的参数，通过将该线性变换参数用于线性变换，来进行IQ不平衡的补偿。
在该专利文献2的第1实施例中，使用已知的试验信号，根据电平信号求出线性变换参数，但在第2实施例中，按照同相和正交振幅输入的状态，根据电平信号求出线性变换参数。即，在第2实施例中不使用特别的试验信号，而代之使用发送信号的特别值，例如I分量或Q分量为零、或者I分量与Q分量相等的瞬间值，来计算用于补偿的线性变换参数。
另外，非专利文献1描述了使用回送信号来调整正交调制电路、正交解调电路的IQ不平衡的思路。但是，未描述具体的误差检测方法或调整方法。
专利文献1特开平6-268703号公报(段落序号0014、0019)专利文献2特许第3144649号公报(段落序号0026-0028、0065-0068)非专利文献1郡、山本、川中、“利用TDMA-TDD的自动调整电路的研究”、1993年电子信息通信学会春季大会演讲论文集、1993年3月15日、分册2、B-314在现有的利用专利文献1或专利文献2的第1实施例的技术的失真补偿装置中，为了确定用于补偿IQ不平衡的IQ不平衡补偿系数(专利文献2的线性变换参数)，需要发送特别的试验信号。但是，作为失真补偿装置的用途的移动体通信或广播用基站装置由于终日连续运行，所以在运行开始后不能发送特别的试验信号。因此，仅在基站设置后、运行开始前使用一次试验信号，来求出IQ不平衡补偿系数，由此来补偿IQ不平衡。因此，存在不能应对运行开始后的温度变化或老化，从而失真补偿性能劣化的问题。
另外，在现有的利用专利文献2的第2实施例的技术的失真补偿装置中，为了确定IQ不平衡补偿系数，需要利用发送信号的特别值。但是，存在如下问题不能保证在实际运行中出现具有指定的特别值的发送信号，并且，即便在出现的情况下，由于指定的值非常特殊、出现概率低，所以在出现之前花费时间，从而用于补偿IQ不平衡的时间变长。
本发明为了解决上述问题而做出，其目的在于提供一种失真补偿装置，可以使用任意的发送信号，实时地求出IQ不平衡补偿系数，即便运行开始后出现温度变化或老化，失真补偿性能也不会劣化。

发明内容
本发明的失真补偿装置具备失真补偿部，针对发送信号，利用存储在失真补偿系数存储部中的、对应于上述发送信号的振幅的失真补偿系数，补偿在后述的功率放大部中产生的失真；正交调制部，对失真补偿后的信号进行正交调制；功率放大部，对正交调制后的信号进行功率放大；正交解调部，对功率放大后的信号进行正交解调，并输出反馈信号；失真补偿系数运算部，根据上述发送信号和上述反馈信号，来计算对应于上述发送信号的振幅的失真补偿系数，并更新存储在上述失真补偿系数存储部中的失真补偿系数；IQ不平衡补偿系数运算部，根据上述发送信号与上述反馈信号的相关值，来计算用于补偿上述正交调制部中的IQ不平衡的IQ不平衡补偿系数；和IQ不平衡补偿部，利用上述IQ不平衡补偿系数，对从上述失真补偿部输出的失真补偿后的信号补偿IQ不平衡，并输出到上述正交解调部。
本发明具有如下效果可以使用任意的发送信号，实时地求出IQ不平衡补偿系数，因此，即便运行开始后出现温度变化或老化，也可以使用运行中的发送信号来补偿IQ不平衡，从而失真补偿性能不会劣化。


图1是表示本发明实施方式1的失真补偿装置的结构的框图。
图2是表示本发明实施方式2的失真补偿装置的结构的框图。
图3是表示本发明实施方式2的失真补偿装置中的发送信号与反馈信号的定时调整处理和IQ不平衡的补偿处理的流程的流程图。
具体实施例方式
下面，为了更详细说明本发明，参照附图来说明用于实施本发明的最佳实施方式。
实施方式1图1是表示本发明实施方式1的失真补偿装置的结构的框图。该失真补偿装置具备失真补偿控制部10、IQ不平衡补偿部21、D/A(数/模)转换部22、正交调制部23、局部振荡部24、功率放大部25、定向耦合部26、正交解调部27、局部振荡部28、A/D(模/数)转换部29、相关部30和IQ不平衡补偿系数运算部31。
另外，失真补偿控制部10具备失真补偿部11、绝对值运算部12、延迟部13、14、减法部15、失真补偿系数运算部16和失真补偿系数存储部17。
下面说明动作。
失真补偿控制部10的失真补偿部11针对发送信号x(nT)(n为采样次数，T为采样周期)，使其与存储在失真补偿系数存储部17中的、对应于发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|的失真补偿系数进行复数相乘，来补偿由功率放大部25产生的失真，输出失真补偿后的信号。IQ不平衡补偿部21针对由失真补偿部11进行了失真补偿后的信号，使其与由IQ不平衡补偿系数运算部31计算的、用于补偿IQ不平衡的IQ不平衡补偿系数进行复数相乘，由此补偿IQ不平衡，即，补偿正交调制部23中的同相(I)通道分量与正交(Q)通道分量的增益误差以及π/2移相的移相误差，输出补偿了IQ不平衡后的信号y(nT)。D/A转换部22对由IQ不平衡补偿部21补偿了IQ不平衡后的信号y(nT)进行D/A转换，输出复数基带信号。
正交调制部23利用局部振荡部24的振荡信号，对由D/A转换部22输出的复数基带信号进行正交调制。功率放大部25对由正交调制部23进行了正交调制后的信号进行功率放大。在进行该功率放大时，产生非线性失真。定向耦合部26在将由功率放大部25放大的信号输出到未图示的天线的同时，取出其一部分，输出到正交解调部27。正交解调部27利用局部振荡部28的振荡信号，对来自定向耦合部26的信号进行正交解调。A/D转换部29对由正交解调部27进行了正交解调后的信号进行A/D转换，输出反馈信号z(nT)。
失真补偿控制部10的绝对值运算部12计算发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|，延迟部13在使用误差信号e(nT)计算对应于由绝对值运算部12计算的发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|的失真补偿系数时，调整定时，以便将其写入对应于发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|的失真补偿系数存储部17的地址中。延迟部14将与发送信号x(nT)通过失真补偿部11、IQ不平衡补偿部21、D/A转换部22、正交调制部23、功率放大部25、定向耦合部26、正交解调部27、A/D转换部29后变成反馈信号z(nT)时产生的延迟量相当的延迟量提供给发送信号x(nT)，调整定时，以使反馈信号z(nT)与发送信号x(nT)的定时一致。
失真补偿控制部10的减法部15从由A/D转换部29输出的反馈信号z(nT)中，减去由延迟部14调整了定时后的发送信号x(nT)，输出误差信号e(nT)。失真补偿系数运算部16使用从减法部15输出的误差信号e(nT)，计算失真补偿系数，更新存储在失真补偿系数存储部17中的失真补偿系数。在失真补偿系数存储部17中，将由失真补偿系数运算部16计算并更新后的失真补偿系数写入对应于发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|的地址，并读出对应于发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|的失真补偿系数。失真补偿部11针对发送信号x(nT)，使其与从失真补偿系数存储部17读出的、对应于发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|的失真补偿系数进行复数相乘，由此补偿由功率放大部25产生的失真，并输出失真补偿后的信号。
相关部30计算发送信号x(nT)的实数部分xI(nT)、虚数部分xQ(nT)、反馈信号z(nT)的实数部分zI(nT)、虚数部分zQ(nT)的相关值，IQ不平衡补偿系数运算部31根据由相关部30计算的相关值，计算用于补偿IQ不平衡的IQ不平衡补偿系数，即用于补偿正交调制部23中的同相(I)通道分量与正交(Q)通道分量的增益误差以及π/2移相的移相误差的IQ不平衡补偿系数。
下面进一步详细说明IQ不平衡的补偿处理。
这里，若设功率放大部25产生的失真足够小、可以忽视，则存储在失真补偿系数存储部17中的失真补偿系数的初始值为1。并且，在不补偿IQ不平衡的情况下，由IQ不平衡补偿系数运算部31计算的IQ不平衡补偿系数的初始值也为1。此时，IQ不平衡补偿部21的输出信号y(nT)如下述式(1)和式(2)所示，与发送信号x(nT)相等。
yI(nT)＝xI(nT)(1)yQ(nT)＝xQ(nT)(2)在正交调制部23中，若将用同相(I)通道分量与正交(Q)通道分量的电压增益之比表示的增益误差设为α、将π/2移相的移相误差设为ε，则正交调制部23的输出如下式(3)所示。
yI(nT)cosnωT-αyQ(nT)sin(nωT+ε)(3)这里，ω是局部振荡部24的振荡信号的角频率。上述式(3)所示的正交调制部23的输出在由功率放大部25放大之后，其一部分被定向耦合部26取出。
若设定向耦合部26施加相位旋转δ，则输入到正交解调部27的信号如下述式(4)所示。这里，a是使功率放大部25与定向耦合部26结合后的电压增益。
ayI(nT)cos(nωT+δ)-aαyQ(nT)sin(nωT+ε+δ)(4)正交解调部27使上述式(4)所示的信号乘以来自局部振荡部28的局部振荡信号和π/2移相后的局部振荡信号，并由低通滤波器除去局部振荡信号的2倍分量。若设正交解调部27中没有IQ不平衡，则由A/D转换部29转换其输出后得到的反馈信号z(nT)如下述式(5)和式(6)所示。
zI(nT)＝ayI(nT)cosδ-aαyQ(nT)sin(ε+δ) (5)zQ(nT)＝ayI(nT)sinδ+aαyQ(nT)sin(ε+δ) (6)因此，由上述式(1)和式(2)得到下述式(7)和式(8)。
zI(nT)＝axI(nT)cosδ-aαxQ(nT)sin(ε+δ) (7)zQ(nT)＝axI(nT)sinδ+aαxQ(nT)cos(ε+δ) (8)相关部30利用下述式(9)～式(11)计算xI(nT)、xQ(nT)的自相关A、B、C，并利用下述式(12)～式(15)计算xI(nT)、xQ(nT)、zI(nT)、zQ(nT)的互相关D、E、F、G。

A=Σn=0N-1x12(nT)---(9)]]>B=Σn=0N-1xl(nT)xQ(nT)---(10)]]>C=Σn=0N-1xQ2(nT)---(11)]]>D=Σn=0N-1xl(nT)Zl(nT)---(12)]]>E=Σn=0N-1xl(nT)ZQ(nT)---(13)]]>F=Σn=0N-1xQ(nT)zl(nT)---(14)]]>G=Σn=0N-1xQ(nT)ZQ(nT)---(15)]]>IQ不平衡补偿系数运算部31利用上述式(9)～式(15)来计算下述式(16)～式(19)，并且，对式(16)～式(19)进行求解，利用下述式(20)～式(23)，计算IQ不平衡补偿系数α、sinε、a、sinδ。
D＝aAcosδ-aαBsin(ε+δ)(16)E＝aAsinδ+aαBcos(ε+δ)(17)F＝aBcosδ-aαCsin(ε+δ)(18)G＝aBsinδ+aαCcos(ε+δ)(19)[公式2]α=(AF-BD)2+(AG-BE)2(CD-BF)2+(CE-BG)2---(20)]]>sinϵ=-(AF-BD)(CD-BF)+(AG-BE)(CE-BG)(AF-BD)2+(AG-BE)2(CD-BF)2+(CE-BG)2---(21)]]>a=(CD-BF)2+(CE-BG)2AC-B2---(22)]]>sinδ=CE-BG(CD-BF)2+(CE-BG)2---(23)]]>
尤其是，在将OFDM或CDMA等多路复用的信号作为发送信号x(nT)发送的情况下，由于可以认为发送信号x(nT)的实数部分xI(nT)与虚数部分xQ(nT)不相关，所以可以是B＝0(24)此时，上述式(20)～式(23)如下述式(25)～式(28)所示。
α=ACF2+G2D2+E2---(25)]]>sinϵ=-DF+EGD2+E2F2+G2---(26)]]>a=D2+E2A---(27)]]>sinδ=ED2+E2---(28)]]>这里，IQ不平衡补偿部21针对xI(nT)、xQ(nT)来求解上述式(7)和上述式(8)，得到下述式(29)和式(30)。
xl(nT)=zl(nT)cos(ϵ+δ)+zQ(nT)sin(ϵ+δ)acosϵ---(29)]]>xQ(nT)=-zl(nT)sinδ+zQ(nT)cosδaαcosϵ---(30)]]>在上述式(29)和式(30)中，求出当给出了反馈信号z(nT)时、发送信号x(nT)表示什么值的逆函数。
然后，IQ不平衡补偿部21使上述式(29)和式(30)表示的发送信号与IQ不平衡补偿系数运算部31利用式(20)～式(23)或式(25)～式(28)计算出的IQ不平衡补偿系数进行复数相乘，由此如下述式(31)和式(32)所示，将发送信号xI(nT)、xQ(nT)变换为yI(nT)、yQ(nT)后输出。
y1(nT)=xl(nT)cos(ϵ+δ)-xQ(nT)sin(ϵ+δ)acosϵ]]>=AC-B2(AG-BE)(CD-BF)-(AF-BD)(CE-BG)---(31)]]>x{(AG-BE)xl(nT)-(AF-BD)xQ(nT)}]]>yQ(nT)=-xl(nT)sinδ+xQ(nT)cosδaαcose]]>=AC-B2(AG-BE)(CD-BF)-(AF-BD)(CE-BG)---(32)]]>x{-(CE-BG)xl(nT)+(CD-BF)xQ(nT)}]]>特别是，当发送信号x(nT)的实数部分xI(nT)与虚数部分xQ(nT)不相关时，如下所述。
yl(nT)=AGxl(nT)-AFxQ(nT)DG-EF]]>yQ(nT)=-CExl(nT)+CDxQ(nT)DG-EF]]>通过由IQ不平衡补偿部21输出上述式(31)和式(32)所示的yI(nT)、yQ(nT)，从A/D转换部29输出的反馈信号zI(nT)、zQ(nT)通过将上述式(31)和式(32)代入上述式(5)、式(6)而变成下述式(33)和式(34)。
zI(nT)＝xI(nT)(33)zQ(nT)＝xQ(nT)(34)上述式(33)和式(34)是指通过由IQ不平衡补偿部21输出上述式(31)和式(32)所示的yI(nT)、yQ(nT)，补偿正交调制部23中的IQ不平衡。这样可防止由IQ不平衡引起的失真补偿性能的劣化。
如上所述，根据该实施方式1，通过求出任意的发送信号x(nT)与其反馈信号z(nT)的相关，可以使用任意的发送信号x(nT)，实时地求出IQ不平衡补偿系数，因此，即便运行开始后发生温度变化或老化，也可以使用运行中的发送信号x(nT)来补偿IQ不平衡，从而可以得到失真补偿性能不会劣化的效果。
实施方式2在上述实施方式1中，事先由延迟部13、14统一反馈信号z(nT)与发送信号x(nT)的定时，而该实施方式2在反馈信号z(nT)与发送信号x(nT)的定时偏离、并且出现IQ不平衡的情况下，在进行定时调整之后，进行IQ不平衡的补偿。
图2是表示本发明实施方式2的失真补偿装置的结构的框图，向上述实施方式1的图1追加了评价函数运算部32，其它构成要素与图1相同，附加相同的符号并省略说明。
下面说明动作。
评价函数运算部32一边使发送信号x(nT)的延迟量τ变化，一边计算发送信号x(nT)与从A/D转换部29输出的反馈信号z(nT)的评价函数S(τ)，将评价函数S(τ)最大或最小的延迟量τ设定在延迟部13、14中。
这里，评价函数运算部32例如下述式(35)或式(36)所示，使用发送信号x(nT)的振幅|x(nT)|与反馈信号z(nT)的振幅|z(nT)|的互相关或误差平方和等，作为评价函数S(τ)。
S(τ)=Σn=0N-1|x(nT)z(nT+τ)|---(35)]]>S(τ)=Σn=0N-1(|x(nT)|-|z(nT+τ)|)2---(36)]]>在功率放大部25的失真足够小、并且正交调制部23与正交解调部27中没有IQ不平衡的情况下，在反馈信号z(nT)与发送信号x(nT)的定时一致的延迟量τ下，评价函数S(τ)为互相关时最大，评价函数S(τ)为误差平方和时最小。评价函数运算部32将对应于如此求出的延迟量τ的延迟量设定在延迟部13、14中，进行定时调整。
在没有IQ不平衡的情况下，通过以上完成定时调整，但在有IQ不平衡的情况下，在IQ不平衡的影响下求出的延迟量会偏离正确的延迟量。
图3是表示本发明实施方式2的失真补偿装置中的发送信号与反馈信号的定时调整处理和IQ不平衡的补偿处理的流程的流程图。在图3中，步骤ST11～ST17表示评价函数运算部32进行的评价函数S(τ)的计算与定时调整的处理，步骤ST18～ST20表示与实施方式1同样的IQ不平衡的补偿处理。
在步骤ST11中，评价函数运算部32在将发送信号x(nT)的延迟量τ设定为0的同时，在使用互相关作为评价函数的情况下，将评价函数S0的寄存器设定为0，在使用误差平方和作为评价函数的情况下，将评价函数S0的寄存器设定为M(M为足够大的值)。在步骤ST12中，评价函数运算部32根据发送信号x(nT)与来自A/D转换部29的反馈信号z(nT+τ)，计算评价函数S(τ)。
在步骤ST13中，评价函数运算部32在使用互相关作为评价函数的情况下，判定在上述步骤ST12中计算的S(τ)是否大于在上述步骤ST11中设定的S0(＝0)，在使用误差平方和作为评价函数的情况下，判定在上述步骤ST12中计算的S(τ)是否小于在上述步骤ST11中设定的S0(＝M)。
在上述步骤ST13的判定结果为是的情况下，在步骤ST14中，评价函数运算部32将在上述步骤ST12中计算的S(τ)设定在评价函数S0的寄存器中，并将此时的延迟量τ设定在延迟量τ0的寄存器中。另一方面，在上述步骤ST13的判定结果为否的情况下，评价函数运算部32跳过上述步骤ST14的处理，转移到步骤ST15的处理。
在步骤ST15中，评价函数运算部32使发送信号x(nT)的延迟量τ增加Δτ。在步骤ST16中，评价函数运算部32判定延迟量τ是否不足事先设定的最大延迟量τmax，在τ不足τmax的情况下，重复上述步骤ST12～ST15的处理。在上述步骤ST16中τ超过τmax的情况下，在步骤ST17中，评价函数运算部32将在上述步骤ST14中设定在延迟量τ0的寄存器中的延迟量τ的值设定在延迟部13、14中。
在步骤ST18中，相关部30根据发送信号x(nT)和反馈信号z(nT+τ)，利用上述式(9)～式(15)计算相关A、B、C、D、E、F、G。在步骤ST19中，IQ不平衡补偿系数运算部31根据在步骤ST18中计算的相关A、B、C、D、E、F、G，使用上述式(20)～上述式(23)或上述式(25)～上述式(28)，计算IQ不平衡补偿系数α、sinε、a、sinδ。在步骤ST20中，IQ不平衡补偿部21通过使来自失真补偿部11的发送信号与在上述步骤ST19中计算的IQ不平衡补偿系数α、sinε、a、sinδ进行复数相乘，来补偿IQ不平衡。
通过以上处理没有完成IQ不平衡的补偿的情况下，必要时，在步骤ST21中将上述步骤ST11～ST20的处理重复事先设定的需要次数。
如上所述，根据该实施方式2，在求出使任意的发送信号x(nT)与反馈信号z(nT)的互相关或误差平方和等评价函数最大或最小的延迟量、并调整发送信号x(nT)与反馈信号z(nT)的定时之后，通过求出任意的发送信号x(nT)与反馈信号z(nT)的相关，即使在发送信号x(nT)与反馈信号z(nT)的定时偏离、并且出现IQ不平衡时，也可以使用任意的发送信号x(nT)，实时地求出IQ不平衡补偿系数，因此，即便运行开始后发生温度变化或老化，也可以使用运行中的发送信号x(nT)来补偿定时调整与IQ不平衡，从而可以得到失真补偿性能不会劣化的效果。
在上述实施方式1和上述实施方式2中，在失真补偿部11与D/A转换部22之间具备IQ不平衡补偿部21，IQ不平衡补偿部21利用数字处理，进行IQ不平衡的补偿处理，但也可以在D/A转换部22与正交调制部23之间具备IQ不平衡补偿部21，对IQ不平衡补偿系数运算部31的输出进行D/A转换，并且IQ不平衡补偿部21利用模拟处理来执行IQ不平衡的补偿处理。
产业上的可利用性如上所述，本发明的失真补偿装置适于可以实时地求出IQ不平衡补偿系数，即便运行开始后发生温度变化或老化，也可以使用运行中的发送信号x(nT)来补偿IQ不平衡，从而失真补偿性能不会劣化。
权利要求
1.一种失真补偿装置，其特征在于，具备失真补偿部，针对发送信号，利用存储在失真补偿系数存储部中的、对应于上述发送信号的振幅的失真补偿系数，补偿在后述的功率放大部中产生的失真；正交调制部，对失真补偿后的信号进行正交调制；功率放大部，对正交调制后的信号进行功率放大；正交解调部，对功率放大后的信号进行正交解调，并输出反馈信号；失真补偿系数运算部，根据上述发送信号和上述反馈信号，来计算对应于上述发送信号的振幅的失真补偿系数，并更新存储在上述失真补偿系数存储部中的失真补偿系数；IQ不平衡补偿系数运算部，根据上述发送信号与上述反馈信号的相关值，来计算用于补偿上述正交调制部中的IQ不平衡的IQ不平衡补偿系数；和IQ不平衡补偿部，利用上述IQ不平衡补偿系数，对从上述失真补偿部输出的失真补偿后的信号补偿IQ不平衡，并输出到上述正交解调部。
2.根据权利要求1所述的失真补偿装置，其特征在于，具备延迟部，调整上述发送信号与上述反馈信号的定时；和评价函数运算部，利用上述发送信号和上述反馈信号，求出上述延迟部中的延迟量，并设定在上述延迟部中，其中，在上述评价函数运算部的处理之后，执行上述IQ不平衡补偿系数运算部的处理和上述IQ不平衡补偿部的处理。
3.根据权利要求2所述的失真补偿装置，其特征在于重复执行上述评价函数运算部的处理、上述IQ不平衡补偿系数运算部的处理和上述IQ不平衡补偿部的处理。
4.根据权利要求2所述的失真补偿装置，其特征在于上述评价函数运算部使用上述发送信号与上述反馈信号的互相关或误差平方和，求出上述延迟部中的延迟量。
全文摘要
一种失真补偿装置，具备IQ不平衡补偿系数运算部(31)，根据发送信号与反馈信号的相关值，计算用于补偿正交调制部(23)中的IQ不平衡的IQ不平衡补偿系数；和IQ不平衡补偿部(21)，利用IQ不平衡补偿系数，对从失真补偿部(11)输出的失真补偿后的信号补偿IQ不平衡，并输出到正交调制部(23)。
文档编号H03F1/32GK101019395SQ200480043978
公开日2007年8月15日 申请日期2004年9月13日 优先权日2004年9月13日
发明者林亮司, 安藤畅彦 申请人:三菱电机株式会社