JPH0588005B2

JPH0588005B2 -

Info

Publication number: JPH0588005B2
Application number: JP5212186A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nagata
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-03-10
Filing date: 1986-03-10
Publication date: 1993-12-20
Also published as: JPS62209908A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、搬送波の振幅および位相を情報とし
て用いる変調方式において増幅器の非線形性を補
償するために予め通信信号波形を変形させて送出
する変調置に関する。

（従来の技術）近年、電波資源がたりなくなつてきていること
から、無線通信では周波数の有効利用を図るため
にチヤンネルの狭帯域化が進んでいる。チヤンネ
ル帯域が狭くなれば、帯域の広がるFM等の非線
形な変調方式よりは、線形な変調方式の方が好ま
しい。これはデイジタル伝送、アナログ伝送を問
わない。線形変調方式では増幅器の非線形性によ
る送信スペクトルの劣化および受信特性の劣化が
問題になる。

通常の増幅器の入出力非線形特性には第９図に
示すようにAM−AM変換と呼ばれる出力振幅の
飽和特性と、AM−PM変換と呼ばれる出力位相
の入力振幅による変化がある。入力振幅が飽和点
から十分小さい点では、振幅特性は直線であり位
相の変化もない。しかしながら、入力振幅が飽和
点に近づくにつれて、出力振幅は飽和し、出力相
は回転し始める。その結果として送信スペクトル
の劣化、および受信特性の劣化をまねく。

第７図ａ〜ｄはこのような非線形増幅器の信号
に対する影響を16値QAMを例に示している。第
７図ａは本来あるべき送信信号の位相平面におけ
る信号点分布であり、第７図ｂはその時の送信ス
ペクトル分布である。第７図ｃは動作点を飽和レ
ベルの近くにしたときの増幅器出力の位相平面に
おける信号点の分布を示す。第７図ｃの信号点は
第７図ａの信号点に比して歪んでいる。この時の
送信スペクトルは第７図ｄに示すように、３次お
よび５次等奇数次の相互変調成分が出て、隣接チ
ヤンネルへの干渉の原因となる。また、受信機は
第７図ａの信号点が送られたものとして判定を行
うので、第７図ｃのような信号点が送られると、
小さな雑音によつて誤りを起してしまい、受信特
性が劣化する。

送信スペクトル特性および受信特性の劣化を防
ぐために、このような増幅器の非線形性を補償す
る必要がある。

従来、このような非線形性を補償し、かつ増幅
器特性の時間変化をも補償するデイジタル伝送用
の手段として、特開昭58−105658にあるものがあ
る。第６図は従来の適応線形化回路付変調装置の
ブロツク図である。入力端子６００からは送信デ
ーータ系列が並列に入力する。第６図中の結線上
の斜線は複数の結線を示す。送信データ系列は第
１のメモリーであるランダム・アクセス・メモリ
ー６１０｛RAM（Random Access Memory）｝
及び、第２のメモリーであるリード・オンリー・
メモリー６２０｛ROM（Read Only Memory）｝
のアドレスとなる。ROM６２０には第７図ａの
ような本来の信号点配置が複素数数値として記憶
されており、RAM６１０の内容は非線形増幅器
出力が正しい信号点になる様に歪ませた値が同じ
く複素数値として入れられている。RAM６１０
の出力はデイジタル・アナログ変換器６３０でア
ナログ信号に変換された後帯域制限フイルター６
３５で帯域制限され変調器６４０で発振器６５１
の出力を直交変調し端子６０１から非線形増幅器
へ出力される。RAM６１０の内容を適応的に変
化させるために、非線形増幅器の出力を端子６０
２から入力し復調器６６０で発振器６５１の出力
を用いて復調する。復調器６６０で復調された信
号は、アナログ・デイジタル変換器６７０で複素
デイジタル信号に変換される。この復調された複
素デイジタル信号をROM６２０から読み出され
る本来あるべき信号から減算回路６８０で減算
し、その結果を修正量発生回路６９０で一定係数
Ｋ倍して（一般にＫは１より十分小さな値にな
る）、RAM６１０から読み出された出力に加算
回路６９１で加える。もしも復調された値が
ROM６２０からの本来あるべき値よりも大きい
ときはRAM６１０の内容を小さくする様に制御
し、復調された値がROM６２０からの本来ある
べき値よりも小さいときはRAM６１０の内容を
大きくする様に制御する。この様にすることによ
つて非線形増幅器の入出力特性がたとえ変化して
も、常に非線形増幅器の出力、すなわち端子６０
２からの入力信号が第７図ａの様に正しい信号点
配置になる様にRAM６１０の内容を制御するこ
とができる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の方式では受信
特性の劣化を防ぐことはできても、送信スペクト
ルの劣化は防ぐことはできない。

例えば、帯域制限された４値信号が第８図ａの
実線のように示されるものとすると、増幅器によ
り歪みを受けたとき第８図ａの破線のようにな
る。このような軌跡の変化がスペクトルの劣化を
まねく。RAM６１０は、各シンボル点での信号
点を出力するだけであり、フイルター６３５の出
力は、第８図ｂのようになる。さらにこれに歪み
が加わると、第８図ｃの実線のようになる。とこ
ろが本来あるべき信号軌跡である第８図ｃの破線
とは一致しないから、送信スペクトルは十分改善
されない。なぜなら、第６図のような線形回路
は、シンボル点での線形性のみを補償し、途中の
軌跡までは補償していないからである。

そこで、本発明の目的は、このような欠点を克
服し、増幅器の非線形性により送信スペクトルの
劣化が起こらないように増幅器の非線形を補償き
る変調装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）前述の問題点を解決するために本発明が提供す
る変調装置は：変調信号の振幅成分を表わす第一
のサンプルされた信号系列により読み出しアドレ
スが与えられ、電力増幅器の振幅成分の歪を補償
する振幅歪信号を出力する第一の書き換え可能な
メモリーと；この第一のメモリー出力と前記第一
のサンプルされた信号系列とを加算する第一の加
算回路と；前記第一のサンプルされた信号系列に
より読み出しアドレスが与えられ、変調信号の位
相成分を表わす第二のサンプルされた信号系列に
加わる電力増幅器の位相成分の歪を補償する位相
歪信号を出力する第二の書き換え可能なメモリー
と；この第二のメモリー出力と前記第二のサンプ
ルされた信号系列とを加算する第二の加算回路
と；前記第二の加算回路出力を受けて位相変調信
号を出力する位相変調器と；前記第一の加算回路
出力とこの位相変調器出力とを入力とし、両者を
掛け合わせて前記出力増幅器に信号を出力する振
幅変調器と；この電力増幅器出力の一部を受け
て、該出力の振幅成分を出力する振幅成分抽出回
路と；前記電力増幅器出力の一部と前記位相変調
器出力とを受けて、前記電力増幅器における位相
変化を抽出する位相変化抽出回路と；前記振幅成
分抽出回路出力をサンプルする第一のサンプル回
路と；前記位相変化抽出回路出力をサンプルする
第二のサンプル回路と；前記第一のサンプル回路
出力と前記第一のサンプルされた信号系列と前記
第一の書き換え可能なメモリー出力とを受けて、
前記第一のサンプル回路出力と前記第一のサンプ
ルされた信号系列とが等しくなるように前記第一
の書き換え可能なメモリーの内容を書き換えるた
めの信号を前記第一の書き換え可能なメモリーに
出力する第一の修正信号生成回路と；前記第二の
サンプル回路出力と前記第二の書き換え可能なメ
モリー出力とを受けて、前記第二のサンプル回路
出力が少なくなるように前記第二の書き換え可能
なメモリーの内容を書き換えるための信号を前記
第二の書き換え可能なメモリーに出力する第二の
修正信号生成回路とからなることを特徴とする。

（発明の原理）一般に変調された帯域信号Ｓ(t)は、搬送波周波
数cとして、Ｓ(t)＝Re｛ａ(t)＋jb(t)）exp（j2〓fct）｝＝Re｛Ｒ(t)・e^j〓(t)・exp（j2〓fct）｝ ……(1) と書ける。ここでＲ(t)e^j〓(t)は極座標表現された
等価ベースバンド信号である。入出力非線形特性
Ｆ(x)をもつ増幅器をＳ(t)が通ると、出力S′(t)は、 S′(t)＝Re｛Ｆ〔Ｒ(t)e^j〓(t)〕exp（j2〓fct）｝
……(2) となる。ここで振幅および位相に加わる非線形歪
は、振幅の値が決定されれば一意に決まる。従つ
て式(2)は、Ｓ(t)′＝Re〔F₁（Ｒ(t)・exp｛jF_2R（〓(t)｝ exp｛j2〓fct｝〕 ……(2)′ となる。ここでF₁（Ｒ(t)）、F_2R（〓(t)）は第９図の
ような入出力振幅位相特性を持つ関数である。従
つて Re〔F₁｛G₁（Ｒ(t)）｝・exp｛jF_2R｛G_2R（〓(t)）｝
｝
exp ｛j2〓fct｝〕＝Re〔Ｒ(t)・exp｛ｊ〓(t)｝・exp｛j
2
〓fct｝〕となる関数G₁（Ｒ(t)）およびG_2R（〓(t)）を実現し
た回路の出力を増幅器に通すと、増幅器出力にお
いて歪みを受けない送信信号が得られる。

本発明は、(1)式におけるＲ(t)e^j〓(t)を受けて(3)
式における関数G₁(x)G_2R(x)を実現したデイジタル
回路に通し、非線形増幅器出力でRe｛Ｒ(t)e^j〓(t)
e^j2〓^fct｝を得る変調装置であり、関数Ｇ(x)の形を
増幅器特性の時間的な変化に適応して変化させる
機能も兼ねそなえている。

（本発明の概要）本発明では歪が振幅によつて決まるという非線
形特性の性質を利用している。入力信号の振幅を
受けて、G₁（Ｒ(t)）／Ｒ(t)と、G_2R（〓(t)−〓(t)を
出力し、これと入力信号とから、変調信号を歪ま
せた等価ベースバンド信号の振幅成分および位相
成分であるG₁（Ｒ(t)）とG_2R（〓(t)）を得る方式で
ある。信号を極座標表現しているので、振幅成分
同志のかけ算および位相成分同志のたし算によつ
てG₁（Ｒ(t)）およびG_2R〔〓(t)〕が得られる。ただ
し、振幅成分の変化については、たし算によつて
も同様の変化結果が得られる。関数形の適応的制
御は、入力振幅に対応して信号補正成分を出力す
る変換テーブルを書きかえることで行なわれる。

（実施例）以下の本発明の一実施例を第１図に挙げ、詳細
に説明する。

入力端子１０１から等価ベースバンド信号の振
幅情報が入力し、入力端子１０２から位相情報が
入力する。２つの入力信号はいずれも等価ベース
バンド信号の振幅および位相成分をサンプル・量
子化したデイジタル信号である。第１の書き換え
可能なメモリー（RAM）１１１には、入力して
きた振幅情報に対応して、増幅器の振幅成分に対
する歪を補償するために加える歪成分が記憶され
ている。第１の加算器１１３において入力したサ
ンプル量子化された振幅情報と第１のRAM出力
を加算する。第１のデイジタルアナログ変換器
（Ｄ／Ａ）１１４において加算器１１３出力をア
ナログ信号に変換し、平滑化する。Ｄ／Ａ１１４
の出力は、式(2)におけるG₁（Ｒ(t)）の値である。
一方、増幅器における位相成分に対する非線形成
分は入力振幅によつて一意に定まる。第２の
RAM１２１は入力してきた振幅情報に対応して
増幅器１５０の位相成分に対する歪を補償するた
めに加える歪成分が記憶されている。第２の加算
器１２３において入力したサンプル量子化された
位相情報の信号と第２のRAM１２１の出力とを
加算する。第２のデイジタルアナログ変換器
（Ｄ／Ａ）１２４において加算器１２３出力をア
ナログ信号平滑化される。Ｄ／Ａ１２４出力は式
(2)におけるG_2R（〓(t)）をあらわしている。Ｄ／
Ａ１２４出力は位相変調器１４０にはいり、信号
e^jG2R（〓(t)）。e^j2〓^fctが作られる。位相変調器の１
例としては、図２に示したように、微分回路２１
０とVCO220による構成が考えられる。振幅変調
器１３０において位相変調器出力とＤ／Ａ１１４
出力とをかけあわせることによつて、 G₁（Ｒ(t)）・e^jG2R(〓(t)・^j2〓^fct ＝Ｇ（Ｒ(t)e^j〓(t)）e^j2〓^fct が得られる。振幅変調器１３０の出力を電力増幅
器１５０に通すことによつて式(3)に示したアルゴ
リズムに従つて増幅器１５０の歪が相殺される。

電力増幅器１５０の特性が変化すると、第１の
RAM１１１および第２のRAM１２１の中身を
書き換えなくてはならない。増幅器１５０の出力
の一部を受けて、振幅抽出回路１７０において増
幅器１５０出力の振幅成分を得る。振幅成分の抽
出は、例えば第３図に示したように、振幅制限回
路を通した信号と、通さない信号をかけあわせ、
低域成分のみを抽出することによつて行なうこと
ができる。振幅成分抽出回路出力を第１のアナロ
グデイジタル変換器（Ａ／Ｄ）１１５においてサ
ンプル量子化する。Ａ／Ｄ１１５出力と、第１の
RAM１１１出力と端子１０１からの入力信号を
受けて、Ａ／Ｄ１１５出力と端子１０１からの入
力信号とが等しくなるように第１のRAMの中身
を書きかえるための信号が第１の修正信号生成回
路１１２において得られる。第１の修正信号生成
回路の１例を第４図ａに示す。第１のＡ／Ｄ変換
器１１５出力の値を入力振幅信号の値から引き、
重みづけ回路４２０で〓倍する。（０＜〓＜１）
重みづけ回路４２０の出力と第１のRAM１１１
出力とを加算器３１０で加算し、加算結果を新し
い補償信号としてRAM１１１に書き込むこと
で、RAM１１１の内容を入力端子１０１からの
入力信号とＡ／Ｄ１１５からの出力とが等しくな
るように書き換えることができる。以上の構成で
増幅器１５０の特性変化に応じて適応的にRAM
１１１の内容を書き換えられる。

増幅器１５０の歪が完全に補償されていれば、
引き算器４３０の出力は０となる。引き算器４３
０において、Ａ／Ｄ１１５出力から入力信号を引
く時には、加算器４１０は引き算器となり、
RAM１１１出力から重みづけ回路４２０出力を
引くことになる。

また、位相成分に関する補償量は以下の様に修
正される。位相の値が〓(t)＋〓〓(t)である位相変
調器１４０出力と位相の値が〓(t)＋〓〓′(t)であ
る増幅器１５０の出力とから、位相変化抽出回路
１６０において増幅器における位相変化〓〓′(t)
−〓〓(t)を抽出する（ここで、〓(t)は端子１０２
から入力された位相信号の値）。位相変化抽出は、
第５図に示したような回路で行なうことができ
る。位相変調器１４０出力および増幅器１５０出
力をそれぞれ振幅制限回路５１０および５２０に
通した後かけ算器５３０でかけ合せることにより
２つの振幅制限回路出力の位相差が出力される。
位相変化抽出回路出力を第２のＡ／Ｄ１２５でサ
ンプル量子化する。第２のＡ／Ｄ１２５の出力
〓′(t)−〓〓(t)と第２のRAM１２１出力〓〓(t)
とを第２の修正量生成回路１２２において比較
し、〓〓′(t)−△θ(t)が０になるようにRAMの
中身を修正する。第２の修正量生成回路１２２の
具体例を第４図ｂに示す。第２のRAM１２１出
力とＡ／Ｄ１２５出力を加算器４６０で加算し、
その値〓〓′(t)を重みづけ回路４５０で〓倍して
（０＜〓＜１）、第２のRAM１２１と加算器４４
０において加算する。加算結果をRAM１２１に
新しく書き込むことによりRAM１２１の内容を
増幅器特性の変化に応じて適応的に書き換えられ
る。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の変調装置は、い
かなる変調方式に対しても、自動的に非線形増幅
器の特性に合わせて非線形増幅器の出力が正しい
送信信号波形になるようにすることができる。そ
こで、本発明によれば、増幅器の非線形性により
送信スペクトルの劣化が起こらないように増幅器
の非線形性を補償できる変調装置が提供できる。
また、本発明の変調装置は調整がきわめて容易で
あり、増幅器の特性の温度による変化に対しても
追従させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図における位相変調器の一具体例を
示す図、第３図は第１図の振幅成分抽出回路の一
具体例を示す図、第４図ａ，ｂは第１図の第１お
よび第２の修正信号生成回路の一具体例をそれぞ
れ示す図、第５図は第１図の位相変化抽出回路の
一具体例を示す図、第６図は従来の適応線形化回
路付変調器を示すブロツク図、第７図ａ，ｂ，
ｃ，ｄは16値QAMの非線形増幅器による歪を示
す図、第８図ａ，ｂ，ｃは従来の適応線形化回路
付変調器の各部の波形を示す図、第９図は非線形
増幅器の入出力特性を示す図である。１０１，１０２……入力端子、１１１，１２１
……書き換え可能なメモリー、１１２，１２２…
…修正信号生成回路、１１３，１２３……加算
器、１１４，１２４……デイジタルアナログ変換
器、１１５，１２５……アナログ・デイジタル変
換器、１３０……振幅変調器、１４０……位相変
調器、１５０……電力増幅器、１６０……位相変
化検出回路、１７０……振幅信号抽出回路、２１
０……微分器、２２０……電圧制御発振器、３１
０，５１０，５２０……振幅制限回路、３２０，
５３０……かけ算器、３３０……低域波器、４
３０……引き算器、４４０……加算器、４１０，
４６０……加算器、４２０，４５０……重みづけ
回路、６００，６０２……入力端子、６０１……
出力端子、６１０……RAM、６２０……ROM、
６３０……デイジタル・アナログ変換器、６３５
……帯域制限フイルター、６４０……直交変調
器、６５１……発振器、６６０……復調器、６７
０……アナログ・デイジタル変換器、６８０……
減算器、６９０……修正量発生回路、６９１……
加算器。

Claims

【特許請求の範囲】

１変調信号の振幅成分を表わす第一のサンプル
された信号系列により読み出しアドレスが与えら
れ、電力増幅器の振幅成分の歪を補償する振幅歪
信号を出力する第一の書き換え可能なメモリー
と；この第一のメモリー出力と前記第一のサンプ
ルされた信号系列とを加算する第一の加算回路
と；前記第一のサンプルされた信号系列により読
み出しアドレスが与えられ、変調信号の位相成分
を表わす第二のサンプルされた信号系列に加わる
電力増幅器の位相成分の歪を補償する位相歪信号
を出力する第二の書き換え可能なメモリーと；こ
の第二のメモリー出力と前記第二のサンプルされ
た信号系列とを加算する第二の加算回路と；前記
第二の加算回路出力を受けて位相変調信号を出力
する位相変調器と；前記第一の加算回路出力とこ
の位相変調器出力とを入力とし、両者を掛け合わ
せて前記電力増幅器に信号を出力する振幅変調器
と；この電力増幅器出力の一部を受けて、該出力
の振幅成分を出力する振幅成分抽出回路と；前記
電力増幅器出力の一部と前記位相変調器出力とを
受けて、前記電力増幅器における位相変化を抽出
する位相変化抽出回路と；前記振幅成分抽出回路
出力をサンプルする第一のサンプル回路と；前記
位相変化抽出回路出力をサンプルする第二のサン
プル回路と；前記第一のサンプル回路出力と前記
第一のサンプルされた信号系列と前記第一の書き
換え可能なメモリー出力とを受けて、前記第一の
サンプル回路出力と前記第一のサンプルされた信
号系列とが等しくなるように前記第一の書き換え
可能なメモリーの内容を書き換えるための信号を
前記第一の書き換え可能なメモリーに出力する第
一の修正信号生成回路と；前記第二のサンプル回
路出力と前記第二の書き換え可能なメモリー出力
とを受けて、前記第二のサンプル回路出力が少な
くなるように前記第二の書き換え可能なメモリー
の内容を書きき換えるための信号を前記第二の書
き換え可能なメモリーに出力する第二の修正信号
生成回路とからなることを特徴とする適応線形化
回路付き変調装置。