JPH03254211A - 高出力増幅器用非線形歪補償回路 - Google Patents

高出力増幅器用非線形歪補償回路

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JPH03254211A
JPH03254211A JP5222490A JP5222490A JPH03254211A JP H03254211 A JPH03254211 A JP H03254211A JP 5222490 A JP5222490 A JP 5222490A JP 5222490 A JP5222490 A JP 5222490A JP H03254211 A JPH03254211 A JP H03254211A
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distortion
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order
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output amplifier
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JP5222490A
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Yoshimasa Ohora
喜正 大洞
Masahiko Shimizu
昌彦 清水
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [目 次] 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第11図) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(第1図) 作 用(第1図) 実施例(第2〜10図) 発明の効果 [概 要] 送信側に設けられる高出力増幅器の非線形歪を補償する
高出力増幅器用非線形歪補償回路に関し、帰還遅延に対
する許容範囲を拡大するとともに、波形制御時の記憶領
域の削減をはかれるようにすることを目的とし、 高出力増幅器への入力信号に高出力増幅器の歪と逆特性
となるような歪をもたせるべく、ベースバンド信号から
2i+1次歪を発生させる歪発生回路と、高出力増幅器
の出力から非線形歪を次数ごとに分離する歪抽出回路と
、歪発生回路からの次数ごとの歪に歪抽出回路からの次
数ごとの非線形歪を負帰還させて合成しこの合成信号を
高出力増幅器側へ出力する合成回路とをそなえるように
構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は、送信側に設けられる高出力増幅器(ハイパワ
ーアンプ)の非線形歪を補償する高出力増幅器用非線形
歪補償回路に関する。
[従来の技術] 第11図は従来の高出力増幅器用非線形歪補償回路のブ
ロック図であるが、この第11図において、100は高
出力増幅器で、この高出力増幅器100は非線形歪を有
している。即ち、この高出力増幅器100へ信号が入力
されると、これが歪んで出力される。
101は方向性結合器で、この方向性結合器101は、
高出力増幅器100の出力の一部を取り出すものである
102は復調器で、この復調器102は、方向性結合器
101によって取り出された高出力増幅器100の出力
の一部を復調するものである。
103は偏差演算器で、この偏差演算器103は、復調
器102の出力Uとベースバンド信号Vとの偏差を演算
するものである。
104は記憶部で、この記憶部104は、偏差演算器1
03からの偏差情報を記憶しておくもので、例えばRA
Mが使用される。
105は合成器で、この合成器105は、ベースバンド
信号Vと記憶部104からの偏差情報とを負帰還状態で
合成するものである。
106は変amで、この変調器106は1合成器105
からの信号を変調して高出力増幅器100へ入力するも
のである。
このような構成により、高出力増幅器100の非線形歪
を補償するために、入力信号Vと復調器出力信号Uとの
比較を偏差演算器103で行ない、偏差信号(u−v)
を入力信号Vに負帰還することが行なわれる。このとき
の帰還量は記憶部104に蓄えられ、記憶部104のデ
ータが入力信号Vに加えられる。なお、記憶部104に
記憶されるデータは1回データを送信するたびにアップ
ディトされる。
このようにして、逐次的に入力信%vが高出力増幅器1
00の非線形の逆関数に近付き、非線形補償が施される
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の高出力増幅器用非線形
歪補償回路では、時間波形を直接制御するので、第11
図に示す回路の帰還ループに遅延時間があると、復調器
出力Uの時間のずれによる変化がそのまま波形制御誤差
となる。従って、帰還ループ内の遅延時間を零にするか
、これを正確に推定して、時間合わせを行なう必要があ
る。ここで、歪補償に対する要求精度が高いほど、この
時間合わせの許容範囲は狭くなる。
また、高精度の歪補償のためには、波形制御は正確でな
ければならないので、上記の入力信号Vや復調器出力U
は多くのビットをもつディジタルデータとすべきで、ベ
ースバンド信号の個々の値に対して波形制御の情報を記
憶部104のRAMに記憶する必要が有る。−例として
、QPSK信号を伝送する場合、・I、Qチャネルのそ
れぞれを10ビツトデータとすると、入力信号の値は1
024 X 1024通りの組合せをもち、この全てに
対し10ビツトデータを記憶させる必要が有るので、こ
れに要する記憶領域は10Mbitにもなる。これだけ
のRAM領域をもつと、その消費電力も無視することが
できず、更にほこの消費電力は高出力増幅器100の効
率を実質的に下げてしまうという問題点がある。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、帰
還遅延に対する許容範囲を拡大するとともに、波形制御
時の記憶領域の削減をはかれるようにした、高出力増幅
器用非線形歪補償回路を提供することを目的としている
[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の原理ブロック図(請求項1に対応する
もの)である。
この第1図において、1は高出力増幅器で、この高出力
増幅器1は非線形歪を有している。即ち、この高出力増
幅器1へ信号が入力されると、これが歪んで出力される
2は信号取出部で、この信号取出部2は、高出力増幅器
lの出力の一部を取り出すものである。
3は復調器で、この復調器3は、信号取出部2によって
取り出された高出力増幅器1の出力の一部を復調するも
のである。
4は歪抽出回路で、この歪抽出回路4は、高出力増幅器
1の出力から非線形歪を次数ごとに分離するもので、特
に請求項2に記載のものは、高出力増幅器lの出力から
非線形歪を次数ごとに分離するフィルタ4l−i(iは
自然数)を有している。
6は歪発生回路で、この歪発生回路6は、ベースバンド
信号から2i+1次歪(iは自然数)を発生させるもの
である。
7は合成回路で、この合成回路7は、歪発生回路6から
の次数ごとの歪に、歪抽出回1Ir4からの次数ごとの
非線形歪を負帰還させて合成しこの合成信号を高出力増
幅器1側へ出力するものである。
8は変調器で、この変調器8は、合成回路7からの信号
を変調して高出力増幅器1へ入力するものである。
このようにして、高出力増幅器1への入力信号に、高出
力増幅器lの歪と逆特性となるような歪をもたせること
ができる。
[作 用コ 上述の本発明の高出力増幅器用非線形歪補償回路(請求
項1記載のもの)では、信号取出部2で。
高出力増幅器1の出力の一部が取り出され、復調器3で
、復調されてから、歪抽出回路4によって、高出力増幅
器1の出力から非線形歪が次数ごとに分離される。なお
、この際に、請求項2記載のものでは、フィルタを用い
て、非線形歪が次数ごとに分離される。
一方、歪発生回路6では、ベースバンド信号を基に2i
+1次歪が発生されており、合成回路7にて、この歪発
生回路6からの次数ごとの歪に、歪抽出回路4からの次
数ごとの非線形歪を負帰還させて合成することが行なわ
れる。
その後は、変調器8で、合成回路7からの信号を変調し
て高出力増幅器1へ入力することが行なわれる。
これにより、高出力増幅器1への入力信号に高出力増幅
器1の歪と逆特性となるような歪をもたせることができ
る。
[実施例コ 以下1図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2@は本発明の一実施例を示すブロック図であるが、
本実施例にかかる高出力増幅器用非線形歪補償回路は、
第2図に示すように、高出力増幅器1.信号取出部とし
ての方向性結合器2.復調器3.歪抽出回路4.記憶回
路5.歪発生回路6゜合成回路7.変調器8をそなえて
いる。
ここで、高出力増幅器1は非線形歪を有しており、従っ
て、この高出力増幅器1へ信号が入力されると、これが
歪んで出力される。
方向性結合器2は、高出力増幅器1の出力の一部を取り
出すもので、復調器3は、方向結合器2によって取り出
された高出力増幅器1の出力の一部を復調するものであ
る。なお、この復調器3の代わりに、ダウンコンバータ
を用いることもできる。
歪抽出回路4は、高出力増幅器1の出力から非線形歪を
次数(2i +1次)ごとに分離するもので、このため
に歪抽出回路4は、第3図に示すごとく、1(=n)I
Iのフィルタ41−1〜4l−n9乗算器42−0.4
2−1〜42−n、極性反転器432割算器44−1〜
44−nをそなえて構成されている。
フィルタ41−1〜41−nは、3,5.  ・・2n
+1次の歪を抽出するもので、バンドパスフィルタある
いはバイパスフィルタが使用される。
例えばフィルタ41−1.41−2の通過帯域を示すと
、第6図のようになる。これからフィルタ41−1によ
って、3次歪が抽出され、フィルタ41−2によって、
5次歪が抽出されることがわかる。
乗算器42−Oは復調器出力Uの自己相関出力A0を得
るもので、乗算器42−1〜42−nはそれぞれフィル
タ41−1〜41−nの出力の自己相関出力A1〜An
を得るもので、このようにして自己相関をとると、帰還
遅延に無関係に非線形歪を抽出できる。
極性反転器43は1乗算器42−Oの出力A。
について極性を反転するもので、負帰還状態にするため
の処理を行なうものである。
割算器44−1〜44− nは、乗算器42−1〜42
−nの出力A□〜Anを極性反転器43の出力−A0で
割ることにより、正規仕出カーA工/A、〜−A n 
/ A 、を得るものである。そして、これらの正規仕
出カーA工/A、〜−A n / A 。
が重み情報を有する。
記憶回路5は、高出力増幅器1への入力信号に高出力増
幅器1の歪と逆特性となるような歪をもたせるべく、歪
抽出回路4で得られた次数ごとの非線形歪−A1/A、
〜−A n/ A (1を記憶するもので、この記憶回
路5は上記の次数ごとの非線形歪の更新が可能なように
、書き換え可能なメモリ(RAM)をそなえている。
歪発生回路6は、ベースバンド信号V(この信号VはQ
PSKにおける直交変調信号のI、Qチャネル信号VI
eVQからなる)から3,5.・・2n+1次歪を発生
させるもので、この歪発生回路6は、第4図に示すよう
に、加算1i161および信号の相関を演算するための
多数の乗算器62をそなえている。
ところで、高出力増幅器1の非線形歪は利得飽和とAM
/PM変換で表すことができるが、それらは入力パワー
レベルの関数である。従って、複素表示を用いると、ベ
ースバンド信号Vはvl+jvoとなるため、3次の非
線形は(vv本)vで表され、5次の非線形は(vv*
)”vで表される。なお、7本はVの共役複素数である
ここで、3,5次歪を発生させる場合の回路例を示すと
、第5図のようになる。この回路も加算s61と乗算器
62とを組合せて構成されているが、この回路では、V
IyVQの各自己相関を加算したあと、この結果にVI
yVQを掛けることにより、3次の非線形歪を発生する
と共に、(vv本)について自己相関をとり、これにV
IyVQを掛けることにより、5次の非線形歪を発生し
ている。
なお、(vv本)Vxt  (VV”)Voはそれぞれ
I、Q両チャネルに加えられ、(vv本)VIを■チャ
ネルに加えると、利得飽和の3次成分を補償し、(vv
*)vxをQチャネルに加えると、AM/PM変換の3
次成分の補償に寄与する。
もちろん、5次以降、7.・・、2n+1次の非線形歪
を発生させる場合も、同様の要領で、得られる。
合成回路7は、歪発生回路6からの次数ごとの歪に、記
憶回路5からの次数ごとの非線形歪を負帰還させて合成
しこの合成信号を高出力増幅器1側へ出力するもので、
このために、n個の加算器711−1〜711−nから
なる加算回路71と。
この加算回路71からのn個の次数ごとの歪補償信号を
合成加算する合成加算回路72とをそなえている。
そして、上記の記憶回路5.歪発生回路62合成回路7
で、プリディストータPDを構成する。
変調器8は、合成回路7からの信号を変調して高出力増
幅器1へ入力するものである。なお、この変調器8の代
わりに、アップコンバータを用いてもよい。
上述の構成により、方向性結合器2で、高出力増幅器1
の出力の一部が取り出され、復調器3で、復調されてか
ら、歪抽出回路4によって、高出力増幅器1の出力から
非線形歪が次数ごとに分離される。そして、このように
して抽出された非線形歪は記憶回路5に記憶される。な
お、この記憶回路5に記憶されるデータは1回データを
送信する度に、更新される。
一方、歪発生回路6では、ベースバンド信号Vを基に3
〜b 回路7にて、この歪発生回路6からの次数ごとの歪に、
歪抽出回路4からの次数ごとの非線形歪を負帰還させて
合成することが行なわれる。
その後は、変調器8で、合成回路7からの信号を変調し
て高出力増幅器1へ入力することが行なわれる。
これにより、高出力増幅器1への入力信号に高出力増幅
器1の歪と逆特性となるような歪をもたせることができ
る。
このように、歪抽出回路4の各出力と歪発生回路6で作
られた歪信号との相関をとることにより。
遅延に対する許容範囲が大幅に改善される。この点を定
量的に比較するため、相互変調歪の抑圧効果を計算機シ
ュミレーションし、遅延時間に対する許容範囲を評価し
た結果を示すと、第7図のようになる。この第7図のも
のは、5次までの非線形を補償したものであるが、この
図から従来のものに比べ、遅延に対する許容範囲が大き
くなっていることがわかる。
また、波形制御に必要な情報は、非線形をベキ級数で表
した場合、その係数のみであり、上記のようにプリディ
ストータPDで次数ごとに非線形歪を作るとすれば、そ
の情報の記憶は僅かの領域で十分である。例えば5次ま
での非線形歪を補償する場合は、1次に対する3次及び
5次の係数の比だけでよい。但し、高出力増幅器1の非
線形歪には、前述のように利得飽和とAM/PM変換と
があるので、各次数に対して2つの情報が必要である。
従って、この場合、4つの情報で十分である。これによ
り、波形制御に際して記憶領域を大幅に削減することが
できる。
なお、上記の実施例において、復調器出力Uの自己相関
A。を線形成分の重みとして記憶回路5のRAMに加え
、各フィルタ41−1の自己相関A1を極性反転して、
割算を行なわないで、記憶回路5のRAMに加えること
も可能である。
また、フィルタ41−iの各出力と歪発生回路6の2i
+1次成分とそれぞれを掛けて、これらをプリディスト
ータPDに帰還してもよい。この場合、上記の割算を行
なうものでも、割算を行なわないものでも実現が可能で
ある。
ところで、ベースバンド信号V(V工+jvc+)と復
調器出力u (ux+j uo)との関係は次のよは、
次数毎の歪wkが作られている。
ここで、wkは次のとおりである。
wk= (vv*)  v (k=1.2.  #・)
・・ (2) ここで、上記のAkは次数ごとの抽出歪成分情報をもっ
ているので、このAkを求めることができれば、これを
求める回路が歪抽出回路4を構成することになる。
以下に、上記の信号UとVとを用いて、Akの近似値を
求める手法について説明する。
まず、A、の近似値を得るためには、uv本の時間平均
(uv*)を求めればよい、また、Uから<uv*> 
v/(vv*)を引けば、Uから線形成分を除去するこ
とができる。ここで、割り算を行なわないようにするた
めには、 p=(vv本>u−<uv本〉V・・ (3)を作れば
よい。これを行なう回路を第8図に示す。
この図は実際のDSP処理を忠実に表したために、煩雑
となっているが、これをブロックを使って簡略化すると
、第9図のようになる。
即ち、第8,9図に示すように、この回路は、遅延線1
0,11.乗算器12〜14.積分器15.16.減算
器17をそなえて構成されている。
ここで、遅延線10は信号Uを積分器15の演算時間分
だけ遅延させるもので、遅延線11は信号Vを乗算器1
3.積分器16の演算時間分だけ遅延させるもので、実
際には、I、Qチャネル分存在する。
積分器15はv v * (= vz”+ vg”)に
ついて時間積分するもので、その結果〈vv*〉は乗算
器12へ入力される。
乗算器12は、積分器15からの(v v * )情報
と信号Uとを掛は合わせて、(vv*)uを出力するも
のであるが、信号UのI、Qチャネル成分についての乗
算を行なうため、複数の乗算器12iを有している。
乗算器13は、信号v、u* (u*はUの共役複素数
)を掛は合わせてuv*を出力するものであるが、この
乗算器13は、各信号u、vの工。
Qチャネル威令についての乗算を行なうため、複数の乗
算器131.加算器132.減算器133をそなえてい
る。なお、加算器132の出力は07本のリアルパート
Re(uv*)、減算器133の出力は07本のイマジ
ナリパートIm(uv本)である。
積分器16は、乗算器13の出力について時間積分する
ものであるが1乗算器13の出力は実数部と虚数部とが
あるため、2つの積分器161を有している。そして、
この積分器16の出力〈97本〉は線形成分として取り
出すことができるようになっている。
乗算器14は、積分器16からの(uv本〉情報と信号
Vとを掛は合わせて、(uv本〉■を出力するものであ
るが、各信号のI、Qチャネル成分についての乗算を行
なうため、複数の乗算器141、加算器142.減算器
143をそなえている。
減算器17は、乗算器12の出力(vv*)uから乗算
器14の出力(uv*)vを引くもので、この場合もI
、Qチャネル分の演算を行なうため、複数の減算器17
1をそなえていて、この減算器17の出力として、上記
(3)式で示されるp(p工?PQ)が出力されるよう
になっている。
さらに、第8,9図で抽出される線形成分〈97本〉は
次のようになる。
まAs<vv*)  ・ ・ ・ (4)また、非線形
歪の成分を低次から順に抽出するためには、歪発生回路
6の作るwkを次式のf(1)k・ ・ (5) これを作ることにより、第8,9図の作るPはとなる、
このf(1)kを作る回路を第10図に示す。
この第10図に示す回路は(5)式を実現するための回
路で、このために遅延線18,19.積分器20,2i
.乗算器22,23.減算器24をそなえている。すな
わち、信号77本が積分器2iで時間積分されたあと、
これが遅延線19で8で積分演算時間だけ遅延せしめら
れた信号■と乗算器22で掛けされて、減算器24で、
乗算器23の出力から乗算器22の出力が引かれる。こ
れにより、f(1)kが得られるのである。
なお、第9.10図においては、I、Qチャネル分必要
な部分のラインは、二重ラインで描かれている。
ここで、歪発生回路6で作る非線形歪を2n+1次まで
(2n+1次きで補償する)とすれば、第10図と同形
の回路をn個必要とする。但し、各回路のkは1からn
となる。すなわち、f(1)、からf(1)nまで作る
必要がある。
なお、pから3次の係数A1を求めるための回路は、第
8,9図と全く同型で、入力u、v*。
vv本の代わりに、それぞれP v f(1)i *y
f(1)、f(1)□本を用いればよい。このとき、P
の代わりに、次式で定義されるqlを得る。
但し、f(2)kは、 分器20で時間積分されたあと、これが遅延線1f(2
)k= <f(1)tf(IL* > f(L)k−<
f(1)kf(1)、* > f(1)。
・ (8) であり、このf(2)kは第10図でVの代わりに(v
v*)   の代わりにf(1)kf(1)、木を入力
させれば、出力として得られる。また、ここで得られる
< p f(1)、木〉は、 路を所要数設けることにより、フィルタを含む歪抽出口
Mt4を構成することができるのである。
このように本実施例によれば、高出力増幅器の出力から
非線形歪を次数ごとに分離することが行なわれるので、
帰還遅延に対する許容範囲を拡大すことができるととも
に、歪発生回路からの次数ごとの歪に歪抽出回路からの
次数ごとの非線形歪を負帰還させて合成することが行な
われるので、波形制御時の記憶領域の削減をはかれるの
である。
ニA工<f(1)□f(1)□木〉・・ (9)であり
、3次の係数へ〇の近似値が得られる。
さらに、上記と同様の要領で、入力を変えるだけで、第
8,9図と同型のDSP処理で、AntA 1.A2 
y  ・・yAnを決定することができる。
そして、このようにして求められたAiは記憶回路5の
RAMに記憶され、その後歪発生回路6からの歪信号w
kと負帰還状態で合成加算されて。
高出力増幅器1へ入力されるのである。
したがって、上記の第8,9図に示す簡素な回[発明の
効果] 以上詳述したように、本発明の高出力増幅器用非線形歪
補償回路(請求項1)によれば、高出力増幅器の出力か
ら非線形歪を例えばフィルタ(請求項2)を用いて次数
ごとに分離することが行なわれるので、帰還遅延に対す
る許容範囲を拡大すことができるとともに、歪発生回路
からの次数ごとの歪に該歪抽出回路からの次数ごとの非
線形歪を負帰還させて合成することが行なわれるので、
波形制御時の記憶領域の削減をはかれる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理ブロック図、 第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、第3図は
本発明の一実施例としての歪抽出回路を示すブロック図
、 第4,5図はそれぞれ本発明の一実施例としての歪発生
回路を示すブロック図、 第6図はフィルタの通過帯域を説明する図。 第7図は遅延時間の許容範囲について従来と本発明とを
比較して示す図、 第8,9図はいずれも線形成分の抽出と除去のための回
路、 第10図は非線形要素の変換回路、 第11図は従来例を示すブロック図である。 図において、 1は高出力増幅器、 2は方向性結合器(信号取出部)、 3は復調器、 4は歪抽出回路。 5は記憶回路、 6は歪発生回路、 7は合成回路、 8は変調器、 10.11は遅延線、 12〜14は乗算器、 15.16は積分器、 17は減算器、 18.19は遅延線、 20.2iは積分器、 22.23は乗算器、 24は減算器、 41−1はフィルタ、 42−0.42−iは乗算器、 43は極性反転器、 44−1は割算器、 61は加算器、 62は乗算器、 1は加算回路。 2は合成加算回路、 OOは高出力増幅器。 01は方向性結合器、 02は復調器、 03は偏差演算器、 04は記憶部、 05は合成部。 2i〜141は乗算器、 61は積分器、 71は減算器。 11−1は加算器。 Dはブリデイストークである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高出力増幅器(1)の非線形歪を補償する高出力
    増幅器用非線形歪補償回路において、 該高出力増幅器(1)への入力信号に該高出力増幅器の
    歪と逆特性となるような歪をもたせるべく、ベースバン
    ド信号から2i+1次歪(iは自然数)を発生させる歪
    発生回路(6)と、 該高出力増幅器(1)の出力から非線形歪を次数ごとに
    分離する歪抽出回路(4)と、 該歪発生回路(6)からの次数ごとの歪に該歪抽出回路
    (4)からの次数ごとの非線形歪を負帰還させて合成し
    この合成信号を該高出力増幅器(1)側へ出力する合成
    回路(7)とをそなえて構成されたことを 特徴とする、高出力増幅器用非線形歪補償回路。
JP5222490A 1990-03-02 1990-03-02 高出力増幅器用非線形歪補償回路 Pending JPH03254211A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5222490A JPH03254211A (ja) 1990-03-02 1990-03-02 高出力増幅器用非線形歪補償回路

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JP5222490A JPH03254211A (ja) 1990-03-02 1990-03-02 高出力増幅器用非線形歪補償回路

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JPH03254211A true JPH03254211A (ja) 1991-11-13

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837427A (ja) * 1994-07-25 1996-02-06 Nec Corp 非線形特性発生回路
JPH08139527A (ja) * 1994-11-07 1996-05-31 Nec Corp 歪補償回路
US6466628B1 (en) 1998-04-18 2002-10-15 Lucent Technologies Inc. Technique for effectively rendering power amplification and control in wireless communications

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