JP2016201704A - 無線装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】最低限の消費電力でACLRを改善すること。【解決手段】増幅部16は、信号の電力を増幅する。歪補償部12は、増幅部16での増幅前の信号と、増幅部16での増幅後の信号とに基づいて、増幅部16での増幅後の信号に発生する歪を補償する。位相ずれ量算出部23は、増幅前の信号に対する増幅後の信号の位相ずれのずれ量を算出する。位相ずれ補正部24は、補正量が大きいほど消費電力が大きい複数の補正方式のうち、位相ずれ量算出部23によって算出されたずれ量に応じた補正方式を用いて位相ずれを補正する。【選択図】図2

Description

本発明は、無線装置に関する。
例えば無線通信システムにおける基地局及びユーザ端末等の無線装置には、送信信号の電力を増幅する増幅器(Power Amplifier;以下では「PA」と呼ぶことがある)が備えられている。無線装置では、一般的に、PAの電力効率を高めるために、PAの飽和領域付近でPAを動作させる。しかし、PAを飽和領域付近で動作させると非線形歪が増大する。そこで、PAでの非線形歪を抑えてACP(Adjacent Channel leakage Power:隣接チャネル漏洩電力)を低減するために、無線装置には、PAでの非線形歪を補償する歪補償部が備えられる。
歪補償部で用いられる歪補償方式の一つに「プリディストーション(Pre-Distortion;以下では「PD」と呼ぶことがある)方式」がある。PD方式の歪補償部は、PAでの非線形歪の逆特性を有する歪補償係数をPAへの入力前の送信ベースバンド信号に予め乗算することで、PAの出力信号の線形性を高めてPAの出力信号に生じる歪を抑圧する。送信ベースバンド信号に対する歪補償係数の乗算により、送信ベースバンド信号の振幅成分に対する歪と送信ベースバンド信号の位相成分に対する歪の双方が補償される。以下では、送信ベースバンド信号に歪補償係数を乗算した後の信号を「プリディストーション信号(PD信号)」と呼ぶことがある。よって、PD信号は、PAへの入力前に、PAでの非線形歪の逆特性に従って予め歪んだ信号となる。また、以下では、送信ベースバンド信号の振幅成分に対する歪を「振幅歪」と呼び、送信ベースバンド信号の位相成分に対する歪を「位相歪」と呼ぶことがある。
例えば、PD方式の歪補償部として、複数の歪補償係数が格納されたルックアップテーブル(以下では「歪補償テーブル」と呼ぶことがある)を有するものがある。歪補償テーブルを有する歪補償部は、歪補償部へ入力された送信ベースバンド信号の振幅値に応じた歪補償係数を歪補償テーブルから読み出して送信ベースバンド信号に乗算する。歪補償テーブルに格納された歪補償係数は、参照信号としての送信ベースバンド信号と、PAから出力されて歪補償部へフィードバックされた信号(以下では「フィードバック信号」と呼ぶことがある)との誤差が最小になるように逐次更新される。
特開2004−312344号公報 特開2000−183763号公報 特開2010−278992号公報 特開2001−103100号公報 特開2002−359655号公報
ここで、PD対象のPAの出力信号の電力Poutと、PAの入出力信号間の位相差(つまり、PAの入力信号に対するPAの出力信号の位相ずれ)との関係の一例、及び、電力PoutとPAのゲインとの関係の一例を図1に示す。図1は、課題の説明に供する図である。例えば、図1に示すように、位相ずれはPAの飽和領域において増加する。すなわち、例えば、Poutの所定値(ここでは例えばP4[dBm])までは位相ずれが無く、Poutが所定値から大きくなるに従って位相ずれも徐々に大きくなる。また、位相ずれの増加に伴って、位相歪も増加する。
これに対し、PD方式の歪補償部では、例えば、回路規模の削減等の理由により、PDの歪補償能力範囲が制限されることがある。例えば、歪補償テーブルを記憶するメモリの容量の削減等のために、PAで発生する可能性がある位相ずれの全範囲をカバーする歪補償係数ではなく、一部の範囲の位相ずれだけをカバーする歪補償係数が歪補償テーブルに格納されることがある。例えば、図1では、PDの歪補償能力範囲は、位相ずれがΦ1度未満の範囲に制限されている。
一方で、例えば無線装置の設置環境の変化によるPAの温度変化等により、PAの特性が変化してしまい、位相ずれのずれ量が想定値以上に増加することがある。このため、位相ずれのずれ量がPDの歪補償能力範囲を超えることがある。位相ずれのずれ量がPDの歪補償能力範囲を超えると、PDでは位相歪を補償しきれなくなるため、ACPが増加してACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio:隣接チャネル漏洩電力比)が劣化する。例えば、図1に示す特性を有するPAを対象とするPDでは、Φ1度以上の位相ずれが生じると、位相歪を補償しきれなくなる。
そこで、何らかの方法で位相ずれを補正することが考えられる。位相ずれの補正は追加的な処理であるため、位相ずれの補正を行うことにより、無線装置の消費電力は増加する。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、最低限の消費電力でACLRを改善することを目的とする。
開示の態様では、無線装置は、増幅部と、算出部と、補正部とを有する。前記増幅部は、信号の電力を増幅する。前記算出部は、前記増幅部での増幅前の信号である第一信号に対する、前記増幅部での増幅後の信号である第二信号の位相ずれのずれ量を算出する。前記補正部は、補正量が大きいほど消費電力が大きい複数の補正方式のうち、算出された前記ずれ量に応じた補正方式を用いて前記位相ずれを補正する。
開示の態様によれば、最低限の消費電力でACLRを改善できる。
図1は、課題の説明に供する図である。 図2は、実施例1の無線装置の構成例を示すブロック図である。 図3は、実施例1の歪補償部の構成例を示すブロック図である。 図4は、実施例1の歪補償テーブルの一例を示す図である。 図5は、実施例1の無線装置の動作例の説明に供する図である。 図6は、実施例1の無線装置の処理例の説明に供するフローチャートである。 図7は、実施例2の無線装置の動作例の説明に供する図である。 図8は、実施例2の無線装置の処理例の説明に供するフローチャートである。 図9は、実施例3の増幅部の構成例を示すブロック図である。 図10は、実施例4の増幅部の構成例を示すブロック図である。 図11は、無線装置のハードウェア構成例を示す図である。
以下に、本願の開示する無線装置の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示する無線装置が限定されるものではない。また、各実施例において同一の機能を有する構成部、及び、同一の処理を行うステップには同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[実施例1]
<無線装置の構成例>
図2は、実施例1の無線装置の構成例を示すブロック図である。図2において、無線装置1は、ベースバンドユニット11と、歪補償部12と、DAC(Digital to Analog Converter)13と、アップコンバータ14と、移相器15と、増幅部16と、カプラ18と、アンテナ19とを有する。また、無線装置1は、ダウンコンバータ21と、ADC(Analog to Digital Converter)22と、位相ずれ量算出部23と、位相ずれ補正部24と、電力算出部25とを有する。図2には、増幅部16が、PA17の一段のアンプを有する場合を示す。PA17は、例えば、LD MOS FET(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、GaAs FET(Gallium Arsenide FET)、または、GaN HEMT(Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor)等である。無線装置1は、例えば、無線通信システムにおける基地局またはユーザ端末等に搭載される。
ベースバンドユニット11は、入力される送信データに対して符号化処理及び変調処理等のベースバンド処理を行って送信ベースバンド信号x(t)を生成し、生成した送信ベースバンド信号x(t)を歪補償部12及び位相ずれ量算出部23へ出力する。送信ベースバンド信号x(t)は、振幅成分及び位相成分を有する。また、送信ベースバンド信号x(t)は、I成分及びQ成分を含む。送信ベースバンド信号x(t)がI成分及びQ成分を含む場合、送信ベースバンド信号x(t)の振幅成分及び位相成分は、送信データに応じて変動する。
歪補償部12は、歪補償係数を用いて送信ベースバンド信号x(t)にPDを施すことによりPA17での非線形歪を補償する。つまり、歪補償部12は、PA17での増幅後の信号に生じる歪を補償する。例えば、歪補償部12は、送信ベースバンド信号x(t)に歪補償係数を乗算してPD信号y(t)を生成し、生成したPD信号y(t)をDAC13へ出力する。歪補償部12の詳細は後述する。
DAC13は、PD信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、アナログのPD信号をアップコンバータ14へ出力する。
アップコンバータ14は、アナログのPD信号をアップコンバートし、アップコンバート後のPD信号を移相器15へ出力する。
移相器15は、アップコンバータ14の後段、かつ、PA17の前段に配置され、位相ずれ補正部24の制御の下で、PD信号の位相を変化させ、移相後のPD信号をPA17へ出力する。移相器15は、位相ずれ補正部24の制御に従って、位相の変化量を0にして、つまり、PD信号を移相させずに、アップコンバータ14から入力されたPD信号をそのままPA17へ出力する場合もある。移相器15の動作の詳細は後述する。
PA17は、アップコンバート後のPD信号の電力を増幅し、増幅後の信号をカプラ18へ出力する。また、PA17は、位相ずれ補正部24によって、ゲート電圧Vgsまたはドレイン電圧Vdsを制御される。ゲート電圧Vgs及びドレイン電圧Vdsの制御の詳細は後述する。
カプラ18は、PA17から出力された増幅後の信号を、アンテナ19と、ダウンコンバータ21とに分配する。これにより、PA17から出力された信号が、ダウンコンバータ21及びADC22を介して歪補償部12へフィードバックされる。
アンテナ19は、増幅後の信号を無線送信する。
ダウンコンバータ21は、カプラ18から入力される信号をダウンコンバートし、ダウンコンバート後の信号をADC22へ出力する。
ADC22は、ダウンコンバート後の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をフィードバック信号z(t)として歪補償部12へ出力する。フィードバック信号z(t)は、位相ずれ量算出部23及び電力算出部25にも入力される。
位相ずれ量算出部23は、送信ベースバンド信号x(t)の位相とフィードバック信号z(t)の位相とを比較し、送信ベースバンド信号x(t)に対するフィードバック信号z(t)の位相ずれのずれ量Δφ(t)を算出する。位相ずれ量算出部23は、ずれ量Δφ(t)の算出を、例えば、フィードバック信号の位相から送信ベースバンド信号x(t)の位相を減算することによって行う。位相ずれ量算出部23は、算出したずれ量Δφ(t)を位相ずれ補正部24に出力する。ここで、送信ベースバンド信号x(t)は、PA17での増幅前の信号の一例であり、フィードバック信号z(t)は、PA17での増幅後の信号の一例である。
位相ずれ補正部24は、位相ずれ量算出部23によって算出されたずれ量に応じた補正方式を用いて、送信ベースバンド信号x(t)に対するフィードバック信号z(t)の位相ずれを補正する。この位相ずれの補正は、位相ずれ補正部24が、移相器15、PA17のゲート電圧Vgs、及び、PA17のドレイン電圧Vdsを制御することによって行われる。位相ずれの補正の詳細は後述する。
電力算出部25は、フィードバック信号z(t)の電力値Pz(t)を算出し、算出した電力値Pz(t)を位相ずれ量算出部23及び位相ずれ補正部24へ出力する。
<歪補償部の構成例>
図3は、実施例1の歪補償部の構成例を示すブロック図である。図3において、歪補償部12は、PD部121と、アドレス生成部122と、歪補償テーブル123と、誤差算出部124と、歪補償係数更新部125とを有する。
歪補償部12において、送信ベースバンド信号x(t)が、PD部121及びアドレス生成部122に入力される。また、送信ベースバンド信号x(t)は、参照信号として、誤差算出部124に入力される。
アドレス生成部122は、送信バースバンド信号x(t)の振幅値を求め、求めた振幅値に応じたアドレスを生成し、生成したアドレスを歪補償テーブル123に指定するとともに、歪補償係数更新部125へ出力する。
歪補償テーブル123は、複数のアドレスと、それら複数のアドレスのそれぞれに対応する複数の歪補償係数を格納する。歪補償テーブル123は、アドレス生成部122から指定されたアドレスに対応する歪補償係数をPD部121へ出力する。歪補償テーブル123に格納された各歪補償係数は、振幅成分係数及び位相成分係数を含む。
図4は、実施例1の歪補償テーブルの一例を示す図である。図4に示すように、歪補償テーブル123では、例えば、アドレスaに対して、振幅成分係数α及び位相成分係数βのペアが対応づけられている。振幅成分係数の値及び位相成分係数の値は、各アドレスに対応した値となり、例えば、アドレス値が増加するに従って、対応する振幅成分係数の値及び位相成分係数の値も増加する。例えば、アドレス生成部122から指定されたアドレスがaの場合、歪補償テーブル123は、振幅成分係数としてαを、位相成分係数としてβをPD部121へ出力する。
PD部121は、歪補償テーブル123から入力された歪補償係数を用いて、送信ベースバンド信号x(t)に対してPDを施す。例えば、PD部121は、送信ベースバンド信号x(t)に歪補償係数を乗算し、乗算後の信号をPD信号y(t)としてDAC13へ出力する。上記の通り、歪補償係数は振幅成分係数及び位相成分係数を含むので、PD部121で行われるPDにより、送信ベースバンド信号x(t)の振幅成分及び位相成分の双方に対して歪補償が行われる。よって、PD部121によって行われるPDにより、PA17での増幅後の信号に生じる振幅歪及び位相歪の双方が補償される。
誤差算出部124は、送信ベースバンド信号x(t)とフィードバック信号z(t)との誤差を算出し、算出した誤差を歪補償係数更新部125へ出力する。誤差算出部124によって算出される誤差は、振幅誤差及び位相誤差を含む。
歪補償係数更新部125は、例えばLMS(Least Mean Square)アルゴリズム等を用いて、誤差算出部124から入力された誤差を最小にする歪補償係数を算出する。歪補償係数更新部125は、歪補償テーブル123に格納されている複数の歪補償係数のうち、アドレス生成部122から入力されたアドレスに対応する歪補償係数を、算出した歪補償係数によって更新する。
<無線装置の動作例>
図5は、実施例1の無線装置の動作例の説明に供する図である。図5に示すように、位相ずれの補正に用いられる補正方式の候補として、例えば、(1)移相器による補正と、(2)ゲート電圧Vgsによる補正と、(3)ドレイン電圧Vdsによる補正の3つの補正方式がある。
ここで、(1)移相器による補正(以下では「補正方式(1)」と呼ぶことがある)とは、移相器15によってPD信号の位相を変化させることにより位相ずれを補正するものである。位相ずれ補正部24は、移相器による補正を行う場合は、移相器15を制御して、PD信号の位相を所定量Δφ(1)だけ変化させることにより、位相ずれを所定量Δφ(1)だけ補正する。位相ずれ補正部24は、位相ずれ量算出部23で算出されたずれ量が+Δφ(t)であるときは、PD信号の位相を−Δφ(1)だけ変化させ、位相ずれ量算出部23で算出されたずれ量が−Δφ(t)であるときは、PD信号の位相を+Δφ(1)だけ変化させる。補正方式(1)の補正を用いた場合の消費電力は、例えば、所定量P(1)である。
また、(2)ゲート電圧Vgsによる補正(以下では「補正方式(2)」と呼ぶことがある)とは、PA17のゲート電圧Vgsを増加させることにより位相ずれを補正するものである。ゲート電圧Vgsを増加させると、PA17において発生する位相ずれが減少する。位相ずれ補正部24は、ゲート電圧Vgsによる補正を行う場合は、PA17のゲート電圧Vgsを所定量ΔVだけ増加させることにより、位相ずれを所定量Δφ(2)だけ補正する。補正方式(2)の補正を用いた場合の消費電力は、例えば、所定量P(2)である。
また、(3)ドレイン電圧Vdsによる補正(以下では「補正方式(3)」と呼ぶことがある)とは、PA17のドレイン電圧Vdsを増加させることにより位相ずれを補正するものである。ドレイン電圧Vdsを増加させると、PA17において発生する位相ずれが減少する。位相ずれ補正部24は、ドレイン電圧Vdsによる補正を行う場合は、PA17のドレイン電圧Vdsを所定量ΔVだけ増加させることにより、位相ずれを所定量Δφ(3)だけ補正する。補正方式(3)の補正を用いた場合の消費電力は、例えば、所定量P(3)である。
ここで、上記の3つの補正方式間での、補正量と、消費電力と、ベースバンド信号x(t)の位相変化に対する追従速度との関係は、例えば図5に示すようになっている。
すなわち、上記3つの補正方式間で補正量を比較すると、補正量の関係は、「補正方式(1)<補正方式(2)<補正方式(3)」である。つまり、「Δφ(1)<Δφ(2)<Δφ(3)」である。
また、上記3つの補正方式間で消費電力を比較すると、消費電力の関係は、「補正方式(1)<補正方式(2)<補正方式(3)」である。つまり、「P(1)<P(2)<P(3)」である。
また、上記3つの補正方式間で上記の追従速度を比較すると、追従速度の関係は、補正方式(1)よりも、補正方式(2)及び補正方式(3)の方が速く、補正方式(2)と補正方式(3)とは同等ある。
つまり、補正方式(1)〜(3)は、補正量及び消費電力が互いに異なる3つの補正方式である。また、補正方式(1)〜(3)は、補正量が大きいほど消費電力が大きい3つの補正方式である。つまり、補正方式(1)〜(3)の間では、補正量と消費電力とがトレードオフの関係にある。
位相ずれ補正部24は、補正方式(1)〜(3)のうち、位相ずれ量算出部23によって算出されたずれ量に応じた補正方式を用いて、送信ベースバンド信号x(t)に対するフィードバック信号z(t)の位相ずれを補正する。ここで、「ずれ量に応じた補正方式」なる文言は、位相ずれ量算出部23によって算出されたずれ量に応じてカウントされるレジスタ値に対応する補正方式などの様に、「位相ずれ量算出部23によって算出されたずれ量」と「補正方式」とを間接的に関係付ける実施形態をも含む概念として、本明細書では用いられることに留意されたい。
<無線装置の処理例>
図6は、実施例1の無線装置の処理例の説明に供するフローチャートである。図6に示すフローチャートは、例えば、一定の周期で到来する制御タイミング毎に開始される。つまり、制御タイミングが訪れる度に、図6に示す一連の処理が実行される。例えば、この制御タイミングは、歪補償係数の更新タイミングの直後に設定される。
ステップS201では、電力算出部25は、フィードバック信号z(t)の電力値Pz(t)を算出し、算出した電力値Pz(t)を位相ずれ量算出部23及び位相ずれ補正部24へ出力する(ステップS201)。
ステップS203では、位相ずれ量算出部23及び位相ずれ補正部24は、電力値Pz(t)と閾値Pthとを比較する閾値判定を行う(ステップS203)。
電力値Pz(t)が閾値Pth以上であるときは(ステップS203:Yes)、ステップS205において、位相ずれ量算出部23は、位相ずれのずれ量Δφ(t)を算出し、算出したずれ量Δφ(t)を位相ずれ補正部24へ出力する(ステップS205)。一方で、電力値Pz(t)が閾値Pth未満であるときは(ステップS203:No)、位相ずれ量算出部23は、ずれ量Δφ(t)の算出を行わない。
また、電力値Pz(t)が閾値Pth以上であるときは(ステップS203:Yes)、ステップS205の処理後、ステップS207において、位相ずれ補正部24は、ずれ量の絶対値|Δφ(t)|と閾値φthとを比較する閾値判定を行う(ステップS207)。
絶対値|Δφ(t)|が閾値φth以上であるときは(ステップS207:Yes)、位相ずれ補正部24は、位相ずれ補正部24が有するレジスタ(図示せず)の値を確認する(ステップS209)。
ここで、位相ずれ補正部24が有するレジスタの値は、各補正方式に対応する。例えば、レジスタ値=‘1’は補正方式(1)に対応し、レジスタ値=‘2’は補正方式(2)に対応し、レジスタ値=‘3’は補正方式(3)に対応する。よって、ステップS209でのレジスタ値の確認は、前回の制御タイミングで用いられた補正方式の確認に相当する。また、レジスタ値が‘0’であることは、前回の制御タイミングで位相ずれの補正が行われなかったことを示す。また、上記のように、補正方式の候補が補正方式(1)〜(3)の3つである場合は、レジスタ値の最大値は‘3’に設定される。
次いでステップS211では、位相ずれ補正部24は、レジスタ値が最大値未満か否かを判断する(ステップS211)。レジスタ値が最大値未満のときは(ステップS211:Yes)、位相ずれ補正部24は、レジスタ値をインクリメントする、つまり、レジスタ値を1増やす(ステップS213)。一方、レジスタ値が最大値以上のとき、つまり、レジスタ値が最大値に達しているときは(ステップS211:No)、位相ずれ補正部24はステップS213の処理を行わずに、処理はステップS215へ進む。
ステップS215では、位相ずれ補正部24は、レジスタ値に対応する補正方式を用いて位相ずれを補正する(ステップS215)。ステップS215の処理後、当該制御タイミングでの処理は終了する。
電力値Pz(t)が閾値Pth未満であるとき(ステップS203:No)、または、絶対値|Δφ(t)|が閾値φth未満であるときは(ステップS207:No)、位相ずれ補正部24は、位相ずれの補正を行わずに、レジスタ値を‘0’にリセットする。ステップS217の処理後、当該制御タイミングでの処理は終了する。
以下、補正方式の候補が上記のように補正方式(1)〜(3)である場合の無線装置1の処理の一例について説明する。補正方式の候補が補正方式(1)〜(3)であるため、レジスタ値の最大値は‘3’である。また、以下の制御タイミングt1〜t4の何れにおいても、Pz(t)がPth以上であるとする。
<制御タイミングt1での処理>
制御タイミングt1の到来時、レジスタ値は‘0’であるとする。|Δφ(t)|がφth以上であると、位相ずれ補正部24は、レジスタ値をインクリメントしてレジスタ値を‘1’にする。そして、位相ずれ補正部24は、レジスタ値=‘1’に対応する補正方式(1)を用いて位相ずれを補正する。つまり、位相ずれ補正部24は、移相器15を制御して、PD信号の位相を所定量Δφ(1)だけ変化させることにより、位相ずれを所定量Δφ(1)だけ補正する。補正方式(1)を用いた補正により、位相ずれは、所定量Δφ(1)だけ抑圧される。
<制御タイミングt2での処理>
制御タイミングt1で補正方式(1)により位相ずれの補正が行われた場合、制御タイミングt1の次の制御タイミングである制御タイミングt2の到来時には、レジスタ値は‘1’になっている。また、制御タイミングt1での処理により、位相ずれは、位相ずれの補正が行われていない当初と比べて、所定量Δφ(1)だけ抑圧されている。
制御タイミングt1で補正方式(1)により位相ずれが所定量Δφ(1)だけ抑圧された後も|Δφ(t)|がφth以上であると、位相ずれ補正部24は、レジスタ値をインクリメントしてレジスタ値を‘2’にする。そして、位相ずれ補正部24は、補正方式(1)に替えて、レジスタ値=‘2’に対応する補正方式(2)を用いて位相ずれを補正する。つまり、位相ずれ補正部24は、PA17のゲート電圧Vgsを所定量ΔVだけ増加させることにより、位相ずれを所定量Δφ(2)だけ補正する。補正方式(2)を用いた補正により、位相ずれは、所定量Δφ(2)だけ抑圧される。
一方で、制御タイミングt1で補正方式(1)により位相ずれが所定量Δφ(1)だけ抑圧された結果|Δφ(t)|がφth未満になる場合は、位相ずれ補正部24は、位相ずれの補正を行わずに、レジスタ値を‘0’にリセットする。補正方式(1)により位相ずれが所定量Δφ(1)だけ抑圧された結果|Δφ(t)|がφth未満になる場合は、制御タイミングt1における補正前の|Δφ(t)|はφth以上かつΔφ(1)未満であったことになる。
<制御タイミングt3での処理>
制御タイミングt2で補正方式(2)により位相ずれの補正が行われた場合、制御タイミングt2の次の制御タイミングである制御タイミングt3の到来時には、レジスタ値は‘2’になっている。また、制御タイミングt2での処理により、位相ずれは、位相ずれの補正が行われていない当初と比べて、所定量Δφ(2)だけ抑圧されている。
制御タイミングt2で補正方式(2)により位相ずれが所定量Δφ(2)だけ抑圧された後も|Δφ(t)|がφth以上であると、位相ずれ補正部24は、レジスタ値をインクリメントしてレジスタ値を‘3’にする。そして、位相ずれ補正部24は、補正方式(2)に替えて、レジスタ値=‘3’に対応する補正方式(3)を用いて位相ずれを補正する。つまり、位相ずれ補正部24は、PA17のドレイン電圧Vdsを所定量ΔVだけ増加させることにより、位相ずれを所定量Δφ(3)だけ補正する。補正方式(3)を用いた補正により、位相ずれは、所定量Δφ(3)だけ抑圧される。
一方で、制御タイミングt2で補正方式(2)により位相ずれが所定量Δφ(2)だけ抑圧された結果|Δφ(t)|がφth未満になる場合は、位相ずれ補正部24は、位相ずれの補正を行わずに、レジスタ値を‘0’にリセットする。補正方式(2)により位相ずれが所定量Δφ(2)だけ抑圧された結果|Δφ(t)|がφth未満になる場合は、制御タイミングt1における補正前の|Δφ(t)|はΔφ(1)以上かつΔφ(2)未満であったことになる。
<制御タイミングt4での処理>
制御タイミングt3で補正方式(3)により位相ずれの補正が行われた場合、制御タイミングt3の次の制御タイミングである制御タイミングt4の到来時には、レジスタ値は最大値である‘3’になっている。また、制御タイミングt3での処理により、位相ずれは、位相ずれの補正が行われていない当初と比べて、所定量Δφ(3)だけ抑圧されている。
制御タイミングt3で補正方式(3)により位相ずれが所定量Δφ(3)だけ抑圧された後も|Δφ(t)|がφth以上であると、位相ずれ補正部24は、レジスタ値が最大値の‘3’であるため、引き続き補正方式(3)を用いて位相ずれを補正する。
一方で、制御タイミングt3で、補正方式(3)により位相ずれが所定量Δφ(3)だけ抑圧された結果|Δφ(t)|がφth未満になる場合は、位相ずれ補正部24は、位相ずれの補正を行わずに、レジスタ値を‘0’にリセットする。補正方式(3)により位相ずれが所定量Δφ(3)だけ抑圧された結果|Δφ(t)|がφth未満になる場合は、制御タイミングt1における補正前の|Δφ(t)|はΔφ(2)以上かつΔφ(3)未満であったことになる。
以上、無線装置1の処理の一例について説明した。
ここで、例えば、閾値Pthは、PA17の定格出力に等しい値に設定されるのが好ましい。通常、定格出力は、PA17における位相ずれが生じ始める電力付近に設定されることが多いからである。
また、例えば、閾値φthは、歪補償部12の歪補償能力に応じた値に設定されるのが好ましい。例えば、閾値φthは、歪補償部12で補償可能な最大の位相歪に対応する値に設定される。
以上のように、実施例1では、無線装置1は、増幅部16と、位相ずれ量算出部23と、位相ずれ補正部24とを有する。増幅部16は、信号の電力を増幅する。位相ずれ量算出部23は、増幅部16での増幅前の信号に対する、増幅部16での増幅後の信号の位相ずれのずれ量を算出する。位相ずれ補正部24は、補正方式(1)〜(3)のうち、位相ずれ量算出部23によって算出されたずれ量に応じた補正方式を用いて位相ずれを補正する。補正方式(2)は、補正方式(1)よりも、補正量及び消費電力が大きい。また、補正方式(3)は、補正方式(1)及び補正方式(2)よりも、補正量及び消費電力が大きい。
こうすることで、位相ずれのずれ量が小さいときは、補正量が小さく、かつ、消費電力も小さい補正方式を用いて位相ずれを補正できる。一方で、位相ずれのずれ量が大きいときは、補正量が大きく、かつ、消費電力も大きい補正方式を用いて位相ずれを補正できる。よって、実施例1によれば、最低限の消費電力で位相ずれのずれ量をPDの歪補償能力の範囲内にし得るので、最低限の消費電力でACLRを改善できる。
また、実施例1では、位相ずれ補正部24は、算出された|Δφ(t)|がφth以上のときに、補正量Δφ(1)と消費電力P(1)とを有する補正方式(1)を用いて位相ずれを補正する。また、位相ずれ補正部24は、補正方式(1)を用いた補正の後に算出された|Δφ(t)|がφth以上のときに、補正方式(1)に替えて、補正量Δφ(2)と消費電力P(2)とを有する補正方式(2)を用いて位相ずれを補正する。また、位相ずれ補正部24は、補正方式(2)を用いた補正の後に算出された|Δφ(t)|がφth以上のときに、補正方式(2)に替えて、補正量Δφ(3)と消費電力P(3)とを有する補正方式(3)を用いて位相ずれを補正する。
こうすることで、位相ずれのずれ量をPDの歪補償能力の範囲内にするにあたって、位相ずれのずれ量に対する閾値を1つだけ設定すればよいため、ずれ量に対する閾値の設定が容易になって、無線装置の開発作業の負荷を軽減することができる。
また、実施例1では、閾値φthは、歪補償部12の歪補償能力に基づいて設定される。
こうすることで、歪補償部12の歪補償能力が高い場合は閾値φthを大きく設定し、歪補償部12の歪補償能力が低い場合は閾値φthを小さく設定することができるので、位相ずれのずれ量に対して最適な閾値を設定できる。
また、実施例1では、位相ずれ補正部24は、増幅後の信号の電力値が閾値Pth以上のときに位相ずれの補正を行い、増幅後の信号の電力値が閾値Pth未満のときに位相ずれの補正を行わない。
こうすることで、増幅後の信号の電力値が閾値未満の領域、例えば、位相ずれが発生しない領域における補正処理を省くことができるため、消費電力を削減できる。
[実施例2]
<無線装置の動作例>
図7は、実施例2の無線装置の動作例の説明に供する図である。実施例2では、図7に示すように、補正方式(1)〜(3)が、位相ずれのずれ量の絶対値|Δφ(t)|の3つの閾値範囲(a)〜(c)と対応付けられている。図7に示す閾値φthは、実施例1の閾値φthと同一である。また、図7に示す各閾値の大小関係は、φth<φth1<φth2である。
位相ずれ補正部24は、補正方式(1)〜(3)のうち、位相ずれのずれ量に応じた補正方式を用いて位相ずれを補正する。このために、位相ずれ補正部24は、閾値範囲(a)〜(c)のうちで、ずれ量の絶対値|Δφ(t)|が該当する閾値範囲に対応する補正方式を用いて位相ずれを補正する。例えば、ずれ量の絶対値|Δφ(t)|がφth以上で、かつ、φth1未満のときは、位相ずれ補正部24は、補正方式(1)を用いて位相ずれを補正する。また、ずれ量の絶対値|Δφ(t)|がφth1以上で、かつ、φth2未満のときは、位相ずれ補正部24は、補正方式(2)を用いて位相ずれを補正する。また、ずれ量の絶対値|Δφ(t)|がφth2以上のときは、位相ずれ補正部24は、補正方式(3)を用いて位相ずれを補正する。なお、ずれ量の絶対値|Δφ(t)|がφth未満のときは、実施例1と同様に、位相ずれ補正部24は、位相ずれの補正を行わない。
ここで、実施例2では、各補正方式の補正量は、例えば、Δφ(1)=φth1,Δφ(2)=φth2,Δφ(3)>φth2に設定される。
<無線装置の処理例>
図8は、実施例2の無線装置の処理例の説明に供するフローチャートである。図8に示すフローチャートは、例えば、実施例1と同様に、一定の周期で到来する制御タイミング毎に開始される。つまり、制御タイミングが訪れる度に、図8に示す一連の処理が実行される。例えば、この制御タイミングは、歪補償係数の更新タイミングの直後に設定される。
図8において、ステップS201〜S207の処理については、実施例1と同一であるため、説明を省略する。
ステップS207における閾値判定の結果、絶対値|Δφ(t)|が閾値φth以上であるときは(ステップS207:Yes)、位相ずれ補正部24は、次の判断を行う。すなわち、位相ずれ補正部24は、絶対値|Δφ(t)|が閾値φth以上であるときは(ステップS207:Yes)、絶対値|Δφ(t)|が、図7に示す3つの閾値範囲(a)〜(c)の何れに該当するかを判断する(ステップS301)。
位相ずれ補正部24は、絶対値|Δφ(t)|が閾値範囲(a)に該当すると判断したときは、補正方式(1)を用いて位相ずれを補正する(ステップS303)。
また、位相ずれ補正部24は、絶対値|Δφ(t)|が閾値範囲(b)に該当すると判断したときは、補正方式(2)を用いて位相ずれを補正する(ステップS305)。
また、位相ずれ補正部24は、絶対値|Δφ(t)|が閾値範囲(c)に該当すると判断したときは、補正方式(3)を用いて位相ずれを補正する(ステップS307)。
ステップS303,S305,S307の処理後、当該制御タイミングでの処理は終了する。
電力値Pz(t)が閾値Pth未満であるとき(ステップS203:No)、または、絶対値|Δφ(t)|が閾値φth未満であるときは(ステップS207:No)、位相ずれ補正部24は位相ずれの補正を行わずに、当該制御タイミングでの処理は終了する。
以上のように、実施例2では、無線装置1は、増幅部16と、位相ずれ量算出部23と、位相ずれ補正部24とを有する。増幅部16は、信号の電力を増幅する。位相ずれ量算出部23は、増幅部16での増幅前の信号に対する、増幅部16での増幅後の信号の位相ずれのずれ量を算出する。位相ずれ補正部24は、補正方式(1)〜(3)のうち、位相ずれ量算出部23によって算出されたずれ量に応じた補正方式を用いて位相ずれを補正する。補正方式(2)は、補正方式(1)よりも、補正量及び消費電力が大きい。また、補正方式(3)は、補正方式(1)及び補正方式(2)よりも、補正量及び消費電力が大きい。
こうすることで、位相ずれのずれ量が小さいときは、補正量が小さく、かつ、消費電力も小さい補正方式を用いて位相ずれを補正できる。一方で、位相ずれのずれ量が大きいときは、補正量が大きく、かつ、消費電力も大きい補正方式を用いて位相ずれを補正できる。よって、実施例2によれば、最低限の消費電力で位相ずれのずれ量をPDの歪補償能力の範囲内にし得るので、最低限の消費電力でACLRを改善できる。
また、実施例2では、補正方式(1)〜(3)は、ずれ量の絶対値|Δφ(t)|の閾値範囲(a)〜(c)とそれぞれ対応付けられている。位相ずれ補正部24は、閾値範囲(a)〜(c)のうちで|Δφ(t)|が該当する閾値範囲に対応する補正方式を用いて位相ずれを補正する。
実施例1では、上記のように、位相ずれのずれ量に対する閾値を1つだけ設定すればよいため、ずれ量に対する閾値の設定が容易になって、無線装置の開発作業の負荷を軽減することができる。一方で、実施例1では、位相ずれのずれ量が大きい場合には、位相ずれのずれ量がPDの歪補償能力の範囲内に抑圧されるまでに、複数回の制御タイミングに渡ってずれ量の絶対値に対する閾値判定が繰り返されることがある。このため、実施例1では、位相ずれのずれ量がPDの歪補償能力の範囲内に抑圧されるまでに長時間かかることがある。これに対し、実施例2では、上記のように補正方式(1)〜(3)と閾値範囲(a)〜(c)とを対応付けることで、位相ずれのずれ量の大きさにかかわらず、ずれ量をPDの歪補償能力の範囲内に抑圧する補正方式を1回の制御タイミングで決定することができる。よって、実施例2によれば、実施例1と比較して、低消費電力化を図ることができる。
[実施例3]
実施例3では、増幅部の構成が実施例1及び実施例2と相違する。
<増幅部の構成例>
図9は、実施例3の増幅部の構成例を示すブロック図である。実施例1及び実施例2では、増幅部16がPA17の一段のアンプを有する場合を例示した。これに対し、図9に示すように、実施例3の増幅部30は、例えば、互いに直接に接続されたPA31、PA32及びPA33の三段のアンプを有する。つまり、PA31は、アップコンバート後のPD信号の電力を増幅し、増幅後の信号をPA32へ出力する。PA32は、PA31での増幅後の信号の電力をさらに増幅し、増幅後の信号を、移相器15を介してPA33へ出力する。PA33は、PA32での増幅後の信号の電力をさらに増幅し、増幅後の信号をカプラ18へ出力する。
増幅部30がPA31、PA32及びPA33の三段のアンプを有する場合、PA31,PA32,PA33の各々において入出力信号間の位相ずれが発生する。このため、PA32から出力される信号には、PA32での位相ずれだけでなく、PA31での位相ずれも含まれる。また、PA33から出力される信号には、PA33での位相ずれだけでなく、PA31及びPA32での位相ずれも含まれる。また、歪補償部12では、PA31、PA32及びPA33のすべてでの非線形歪が一括して補償される。
よって、PA31,PA32,PA33の各アンプに対して個別に位相ずれの補正を行うのではなく、最終段のアンプであるPA33に対する位相ずれの補正において、PA31、PA32及びPA33でのすべての位相ずれを一括して補正するのが効率的である。
また、増幅部が多段の複数のPAを有する場合、最終段以外のPAを線形領域で動作させる一方で、最終段のPAを飽和領域付近で動作させることが多い。
そこで、位相ずれ補正部24は、PA31、PA32及びPA33の三段のアンプのうち、最終段のアンプであるPA33に対してだけ位相ずれの補正を行う。すなわち、移相器15は、PA32の後段、かつ、PA33の前段に配置され、位相ずれ補正部24の制御の下で、PA32から出力される信号の位相を、実施例1または実施例2と同様にして変化させる。また、位相ずれ補正部24は、実施例1または実施例2と同様にして、移相器15、PA33のゲート電圧Vgs、及び、PA33のドレイン電圧Vdsを制御することによって位相ずれを補正する。
以上のように、実施例3では、増幅部30は、多段に直列に接続された複数のアンプ(例えば、PA31,PA32,PA33)を有する。位相ずれ補正部24は、多段に直列に接続された複数のアンプのうち、最終段のアンプ(例えば、PA33)に対してだけ位相ずれの補正を行う。
こうすることで、増幅部が多段のPAを有する無線装置において、位相ずれの補正を効率的に行うことができる。
[実施例4]
実施例4では、増幅部の構成が実施例1及び実施例2と相違する。
<増幅部の構成例>
図10は、実施例4の増幅部の構成例を示すブロック図である。図10において、増幅部40は、分配器41と、キャリアアンプ42と、ピークアンプ43と、インピーダンス変換器44とを有する。つまり、増幅部40は、ドハティ型の増幅部である。
分配器41は、アップコンバータ14から移相器15を介して入力されるPD信号の電力値が所定の閾値未満の場合は、キャリアアンプ42へのみPD信号を出力する。一方で、分配器41は、PD信号の電力値が所定の閾値以上の場合は、キャリアアンプ42及びピークアンプ43の双方へPD信号を出力する。
キャリアアンプ42は、入力電力が小さい場合における線形性を備えたアンプであり、分配器41から入力されたPD信号の電力を増幅し、増幅後の信号をインピーダンス変換器44へ出力する。これに対し、ピークアンプ43は、入力電力が大きい場合にのみ使用されるアンプであり、分配器41から入力されたPD信号の電力を増幅し、増幅後の信号をインピーダンス変換器44へ出力する。
インピーダンス変換器44は、分配器41に入力されたPD信号の電力値が所定の閾値未満の場合は、キャリアアンプ42からだけ信号を入力されるため、キャリアアンプ42から入力された信号をカプラ18へ出力する。
一方で、インピーダンス変換器44は、分配器41に入力されたPD信号の電力値が所定の閾値以上の場合は、キャリアアンプ42及びピークアンプ43の双方から信号を入力される。このため、インピーダンス変換器44は、キャリアアンプ42から入力された信号とピークアンプ43から入力された信号との間で出力インピーダンスを調整する。出力インピーダンスの調整後、インピーダンス変換器44は、キャリアアンプ42から入力された信号とピークアンプ43から入力された信号とを合成し、合成後の信号をカプラ18へ出力する。
このように、増幅部40は、入力電力が小さい場合はキャリアアンプ42からの信号のみで出力信号を生成し、入力電力が大きい場合はキャリアアンプ42からの信号とピークアンプ43からの信号とを合成して出力信号を生成する。よって、増幅部40の特性は、入力電力が小さい場合はキャリアアンプ42の特性と一致し、入力電力が大きい場合は、キャリアアンプ42の特性とピークアンプ43の特性とを合成したものになる。
ここで、キャリアアンプ42は、入力電力が小さい場合での線形性を有するが、入力電力が大きい場合での線形性を有しない。これに対し、上記のように、ピークアンプ43は、増幅部40への入力電力が大きい場合にのみ使用される一方で、キャリアアンプ42は、増幅部40への入力電力が小さい場合にも大きい場合にも使用される。つまり、ピークアンプ43は位相ずれが増大する飽和領域で使用される一方で、キャリアアンプ42は、線形領域でも、位相ずれが増大する飽和領域でも使用される。
そこで、位相ずれ補正部24は、キャリアアンプ42及びピークアンプ43の双方に対して位相ずれの補正を行う。すなわち、移相器15は、分配器41の前段に配置され、位相ずれ補正部24の制御の下で、アップコンバータ14から出力される信号の位相を、実施例1または実施例2と同様にして変化させる。また、位相ずれ補正部24は、実施例1または実施例2と同様にして、移相器15と、キャリアアンプ42及びピークアンプ43のゲート電圧Vgsと、キャリアアンプ42及びピークアンプ43のドレイン電圧Vdsとを制御することによって位相ずれを補正する。
以上のように、実施例4では、増幅部40は、キャリアアンプ42とピークアンプ43とを有するドハティ型の増幅部である。位相ずれ補正部24は、キャリアアンプ42及びピークアンプ43の双方に対して位相ずれの補正を行う。
こうすることで、ドハティ型の増幅部を有する無線装置において、最低限の消費電力で位相ずれのずれ量をPDの歪補償能力の範囲内にし得るので、最低限の消費電力でACLRを改善できる。
ここで、ドハティ型の増幅部では、キャリアアンプ42とピークアンプ43とを比較すると、キャリアアンプ42の方が動作する割合が大きいため、位相ずれの補正の効果は、キャリアアンプ42に対するもの方が大きい。そこで、位相ずれ補正部24は、キャリアアンプ42とピークアンプ43のうち、キャリアアンプ42に対してだけ位相ずれの補正を行っても良い。こうすることで、ドハティ型の増幅部を有する無線装置において、位相ずれの補正を効率的に行うことができる。
[他の実施例]
[1]誤差算出部124が位相誤差を算出することにより、位相ずれのずれ量を算出することが可能である。よって、位相ずれのずれ量の算出を、位相ずれ量算出部23に代わって、誤差算出部124が行っても良い。
[2]上記の実施例では、補正方式(1)〜(3)をそれぞれ単独で用いる場合について説明した。しかし、位相ずれ補正部24は、複数の補正方式を同時に用いて位相ずれを補正しても良い。例えば、位相ずれ補正部24は、補正方式(1)と補正方式(2)とを同時に用いても良く、また、補正方式(1)と補正方式(3)とを同時に用いても良い。補正方式(1)と補正方式(2)とが同時に用いられる場合の補正量及び消費電力は、補正方式(3)が単独で用いられる場合よりも大きい。また、補正方式(1)と補正方式(3)とが同時に用いられる場合の補正量及び消費電力は、補正方式(1)と補正方式(2)とが同時に用いられる場合よりも大きい。補正方式(1)と補正方式(2)とが同時に用いられる場合、補正方式(1)と補正方式(2)との組合せは、例えば、補正方式(4)に相当する。よって、補正方式(4)は、補正方式(3)よりも補正量及び消費電力が大きい。また、補正方式(1)と補正方式(3)とが同時に用いられる場合、補正方式(1)と補正方式(3)との組合せは、例えば、補正方式(5)に相当する。よって、補正方式(5)は、補正方式(4)よりも補正量及び消費電力が大きい。
[3]無線装置1は、例えば、次のようなハードウェア構成により実現することができる。図11は、無線装置のハードウェア構成例を示す図である。図11に示すように、無線装置1は、ハードウェアの構成要素として、プロセッサ51と、メモリ52と、無線通信モジュール53とを有する。プロセッサ51の一例として、CPU(Central Processing Unit),DSP(Digital Signal Processor),FPGA(Field Programmable Gate Array)等が挙げられる。また、無線装置1は、プロセッサ51と周辺回路とを含むLSI(Large Scale Integrated circuit)を有してもよい。メモリ52の一例として、SDRAM等のRAM,ROM,フラッシュメモリ等が挙げられる。
例えば、DAC13と、アップコンバータ14と、移相器15と、増幅部16,30,40と、カプラ18と、アンテナ19と、ダウンコンバータ21と、ADC22とは、無線通信モジュール53により実現される。また例えば、ベースバンドユニット11と、歪補償部12と、電力算出部25と、位相ずれ量算出部23と、位相ずれ補正部24とは、プロセッサ51により実現される。また例えば、歪補償テーブル123はメモリに記憶される。
1 無線装置
11 ベースバンドユニット
12 歪補償部
13 DAC
14 アップコンバータ
15 移相器
16 増幅部
17,31,32,33 PA
18 カプラ
19 アンテナ
21 ダウンコンバータ
22 ADC
23 位相ずれ量算出部
24 位相ずれ補正部
25 電力算出部
41 分配器
42 キャリアアンプ
43 ピークアンプ
44 インピーダンス変換器

Claims (8)

  1. 信号の電力を増幅する増幅部と、
    前記増幅部での増幅前の信号である第一信号に対する、前記増幅部での増幅後の信号である第二信号の位相ずれのずれ量を算出する算出部と、
    補正量が大きいほど消費電力が大きい複数の補正方式のうち、算出された前記ずれ量に応じた補正方式を用いて前記位相ずれを補正する補正部と、
    を具備する無線装置。
  2. 前記補正部は、
    前記ずれ量の絶対値が閾値以上のときに、第一の補正量と第一の消費電力とを有する第一の補正方式を用いて前記位相ずれを補正し、
    前記第一の補正方式を用いた補正の後に算出された前記ずれ量の絶対値が前記閾値以上のときに、前記第一の補正量より大きい第二の補正量と前記第一の消費電力より大きい第二の消費電力とを有する第二の補正方式を用いて前記位相ずれを補正する、
    請求項1に記載の無線装置。
  3. 前記複数の補正方式は、前記ずれ量の絶対値の複数の閾値範囲とそれぞれ対応付けられており、
    前記補正部は、前記複数の閾値範囲のうちで前記ずれ量の絶対値が該当する閾値範囲に対応する補正方式を用いて前記位相ずれを補正する、
    請求項1に記載の無線装置。
  4. 前記第一信号と前記第二信号とに基づいて、前記第二信号に生じる歪を補償する歪補償部、をさらに具備し、
    前記閾値は、前記歪補償部の歪補償能力に基づいて設定される、
    請求項2に記載の無線装置。
  5. 前記補正部は、前記第二信号の電力値が閾値以上のときに、前記位相ずれの補正を行い、前記第二信号の電力値が閾値未満のときに、前記位相ずれの補正を行わない、
    請求項1から4の何れか一つに記載の無線装置。
  6. 前記増幅部は、多段に直列に接続された複数のアンプを有し、
    前記補正部は、前記複数のアンプのうち、最終段のアンプに対してだけ前記位相ずれの補正を行う、
    請求項1から5の何れか一つに記載の無線装置。
  7. 前記増幅部は、キャリアアンプとピークアンプとを有するドハティ型の増幅部であり、
    前記補正部は、前記キャリアアンプ及び前記ピークアンプの双方に対して前記位相ずれの補正を行う、
    請求項1から5の何れか一つに記載の無線装置。
  8. 前記増幅部は、キャリアアンプとピークアンプとを有するドハティ型の増幅部であり、
    前記補正部は、前記キャリアアンプと前記ピークアンプのうち、前記キャリアアンプに対してだけ前記位相ずれの補正を行う、
    請求項1から5の何れか一つに記載の無線装置。
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