特許 6492102 スイッチドモード電力増幅器に対するデジタルプリディストーションのための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6492102

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】スイッチドモード電力増幅器に対するデジタルプリディストーションのための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/32 20060101AFI20190318BHJP

   H03F 3/217 20060101ALI20190318BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20190318BHJP

【ＦＩ】

   H03F1/32 141

   H03F3/217

   H04B1/04 R

【請求項の数】3

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-556936(P2016-556936)

(86)(22)【出願日】2015年3月10日

(65)【公表番号】特表2017-508399(P2017-508399A)

(43)【公表日】2017年3月23日

(86)【国際出願番号】US2015019747

(87)【国際公開番号】WO2015138482

(87)【国際公開日】20150917

【審査請求日】2018年3月8日

(31)【優先権主張番号】14/203,236

(32)【優先日】2014年3月10日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390020248

【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ合同会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【上記1名の代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】レイ ディン

(72)【発明者】

【氏名】ラミ ヘザール

【審査官】 緒方 寿彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２７９７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０３８４８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００２−５０６３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４７８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９６３３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２２７２１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ ３／２１７

Ｈ０４Ｂ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
入力信号を受信することと、
搬送周波数と１つ又は複数の高調波周波数とで前記入力信号のベースバンド表現をプリディストーションすることと、
前記入力信号の前記プリディストーションされたベースバンド表現に基づいて出力信号を生成することと、
前記出力信号を電力増幅器に送信することと、
を含み、
前記１つ又は複数の高調波周波数で前記入力信号の前記ベースバンド表現をプリディストーションすることが、
前記入力信号の前記ベースバンド表現のｍ乗に基づいてプリディストーションすることと、
前記入力信号の前記ベースバンド表現の共役のｍ乗に基づいてプリディストーションすること、
を含み、ｍが正の整数である、方法。

【請求項2】

装置であって、
入力信号を受信し、搬送周波数で前記入力信号のベースバンド表現をプリディストーションするように構成される、第１の処理ユニットと、
前記入力信号を受信し、１つ又は複数の高調波周波数で前記入力信号のベースバンド表現をプリディストーションするように構成される、第２の処理ユニットと、
を含む、デジタルプリディストーションブロックを含み、
前記デジタルプリディストーションブロックが、前記入力信号の前記プリディストーションされたベースバンド表現に基づいて出力信号を生成し、前記出力信号を電力増幅器に送信するように構成され、
前記第２の処理ユニットが、前記入力信号の前記ベースバンド表現のｍ乗に基づいてプリディストーションし、前記入力信号の前記ベースバンド表現の共役のｍ乗に基づいてプリディストーションするように構成され、ｍが正の整数である、装置。

【請求項3】

コンピュータ実行可能命令を用いてエンコードされる非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータ実行可能命令が、実行されるときに、少なくとも１つの処理デバイスに、
入力信号を受信させ、
搬送周波数と１つ又は複数の高調波周波数とで前記入力信号のベースバンド表現をプリディストーションさせ、
前記入力信号の前記プリディストーションされたベースバンド表現に基づいて出力信号を生成させ、
前記出力信号を電力増幅器に送信させ、
実行されるときに前記少なくとも１つの処理デバイスに前記１つ又は複数の高調波周波数で前記入力信号の前記ベースバンド表現をプリディストーションさせる前記コンピュータ実行可能命令が、
実行されるときに、前記少なくとも１つの処理デバイスに、前記入力信号の前記ベースバンド表現のｍ乗に基づいてプリディストーションさせ、前記入力信号の前記ベースバンド表現の共役のｍ乗に基づいてプリディストーションさせる命令を含み、ｍが正の整数である、非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、全般的に電力増幅に関し、特に、ワイヤレストランスミッタで用いるため等のスイッチドモード電力増幅器に対するデジタルプリディストーションのための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力増幅器（ＰＡ）は本質的に、多様な通信システムに用いられる非線形デバイスである。デジタルベースバンドプリディストーションは、電力増幅器を線形化するためのコスト効率の高い手法である。しかし残念なことに、多くの既存のプリディストーションアーキテクチャは、電力増幅器が「メモリレス」非線形性を有することを想定し、従ってこれらのアーキテクチャは電力増幅器の出力電流が電力増幅器の入力電流にのみ依存すると想定している。

【発明の概要】

【0003】

第１の例において、方法が、入力信号を受信すること、及び搬送周波数で及び１つ又は複数の高調波周波数で入力信号のベースバンド表現をプリディストーションすることを含む。この方法はまた、入力信号のプリディストーションされたベースバンド表現に基づいて出力信号を生成すること、及び出力信号を電力増幅器に送信することを含む。

【0004】

第２の例において、装置が、第１の処理ユニット及び第２の処理ユニットを有するデジタルプリディストーションブロックを含む。第１の処理ユニットは、入力信号を受信し、搬送周波数で入力信号のベースバンド表現をプリディストーションするように構成される。第２の処理ユニットは、入力信号を受信し、１つ又は複数の高調波周波数で入力信号のベースバンド表現をプリディストーションするように構成される。デジタルプリディストーションブロックは、入力信号のプリディストーションされたベースバンド表現に基づいて出力信号を生成し、出力信号を電力増幅器に送信するように構成される。

【0005】

第３の例において、非一時的コンピュータ可読媒体がコンピュータ実行可能命令を用いてエンコーディングされる。これらの命令は実行されると、少なくとも１つの処理デバイスに、入力信号を受信させ、入力信号のベースバンド表現を搬送周波数で及び１つ又は複数の高調波周波数でプリディストーションさせ、入力信号のプリディストーションされたベースバンド表現に基づいて出力信号を生成させ、出力信号を電力増幅器に送信させる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】スイッチドモード電力増幅器等の電力増幅器における非線形性の問題を図示する。

【0007】

【図2A】電力増幅器における非線形性の幾つかの原因と結果を図示する。

【図2B】電力増幅器における非線形性の幾つかの原因と結果を図示する。

【0008】

【図3】非線形電力増幅器の例示の信号応答を図示する。

【0009】

【図4】本開示に従った電力増幅器と共に用いるための例示のデジタルプリディストーション（ＤＰＤ）システムを図示する。

【0010】

【図5】本開示に従ったＤＰＤシステム内で用いるためのＤＰＤ処理ブロックの例示の実装を図示する。

【0011】

【図6】本開示に従ったスイッチドモード電力増幅器の例示の信号応答を図示する。

【0012】

【図7】本開示に従ったスイッチドモード電力増幅器に起因する歪をサポートするＤＰＤシステム内で用いるためのＤＰＤ処理ブロックの例示の実装を図示する。

【0013】

【図8】本開示に従ったＤＰＤシステムを用いる非線形性の改善を示す例示の試験結果を図示する。

【図9】本開示に従ったＤＰＤシステムを用いる非線形性の改善を示す例示の試験結果を図示する。

【0014】

【図10】本開示に従ったデジタルプリディストーションのための例示の方法を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0015】

電力増幅器（ＰＡ）は、通信システムにおいて、特にワイヤレストランスミッタにおいて、広く普及している構成要素である。多くのＰＡは本質的に非線形であるので、それらの出力はそれらの入力に線形的に関連していない。ＰＡの効率と線形性との間には、ほぼ逆の関係性が存在する。従って、効率の観点から非線形ＰＡが望ましい。しかしながら、非線形性は、隣接チャネル干渉を引き起こすスペクトルリグロース（拡大）を起こし得る。非線形性はまた、ビット誤り率（ＢＥＲ）性能を低下させるバンド内歪を起こし得る。幾つかの送信フォーマットはＰＡ非線形性に対して特に脆弱である。理由は、それらの高いピーク対平均電力比によるものであり、それは、それらの信号エンベロープにおける大きな変動に対応する。規制機関により課せられたスペクトルマスクに適合するため、及びＢＥＲを低減するために、ＰＡ線形化が必要となり得る。

【0016】

全てのＰＡ線形化技術の中で、デジタルベースバンドプリディストーションが最も費用効果が高い。プリディストーター（predistoter）は、ＰＡの前に位置する機能ブロックである。ＰＡが圧縮特性を有するので、プリディストーターは概して、ＰＡ入力信号において拡大非線形性を生成するように働く。理想的な例では、ＰＡ出力は、プリディストーター−ＰＡチェーンに対する入力のスカラー乗算であり得る。メモリレスＰＡ（その出力電流がその入力電流にのみ依存するＰＡを意味する）に対しては、メモリレスプリディストーションで十分である。

【0017】

多くの他の電力増幅器のように、スイッチドモードＰＡは非線形挙動を示すが、出力電力が高くなり、動作効率が高くなると、スイッチドモードＰＡの非線形性は通常、悪化する。スイッチドモードＰＡを駆動する離散時間スイッチング信号の場合、非線形性は、立ち上がり／立ち下り時間不整合等の非理想的スイッチング波形に由来する。典型的なデジタルプリディストーション技術は、このタイプの増幅器の線形化が可能でないことがある。

【0018】

本開示の実施形態は、スイッチドモードＰＡに対するスイッチング信号の非線形性挙動を捕捉するプリディストーターモデルを提供する。本明細書で開示されるプリディストーターモデルは、他のタイプのＰＡに対するプリディストーターにはない項を含む。特に、開示される実施形態は、業界標準によって定義される線形性要求に合致するようにスイッチドモードＰＡを補助する。開示されるプリディストーターモデルがなければＰＡは著しく後退しなければならなくなり得、それが出力電力及び効率を低下させる。

【0019】

本明細書で開示される実施形態は、電力増幅器の効率及び費用の考察が重要なファクタであるようなシステム等、様々な通信システムに適用可能である。例えば、開示される実施形態は、多くのワイヤレスモバイル通信システム（ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ、又は５Ｇ等）でのワイヤレストランスミッタ（ポータブルデバイス又はベースステーション等）における使用に適用可能である。開示される実施形態は、他の通信システムにおいても同様に適用可能であり得る。

【0020】

図１は、スイッチドモードＰＡ等の電力増幅器における非線形性の問題を図示する。図１において、非線形ＰＡの振幅応答が周波数範囲にわたってプロットされている。参照番号１００〜１０２で示されるように、ＰＡの非線形性は、高い隣接チャネル電力比（ＡＣＰＲ）をもたらし、それは多くのシステムにおいて望ましくない。

【0021】

図２Ａ及び図２Ｂは、電力増幅器における非線形性の幾つかの原因と結果を図示する。図２Ａにおいて、プロット２０１が、理想的な電力増幅器のための方形波形を表す。図２Ａに示されるように、プロット２０１は歪のない直線の垂直及び水平ラインを示す。これに対し、図２Ｂにおいて、プロット２０３が、スイッチドモードＰＡ等の電力増幅器の代表的な例示の波形を示す。プロット２０３は、ＰＡ非効率性を引き起こし過度の電力使用につながる多くの歪を示す。例えば、ＰＡにおける立ち上がり及び立ち下り時間の不整合によって波形の垂直ラインにおける歪２０５が引き起こされ得る。同様に、スイッチング状態におけるトランジスタの有限抵抗によって波形の水平ラインにおける歪２０７が引き起こされ得る。

【0022】

図３は、非線形ＰＡ３００の例示の信号応答を図示する。図３において、ＰＡ３００は、搬送周波数Ｆｃに集中する入力信号３０１を受信する。入力信号３０１の狭い帯域幅は最小信号拡散を示す。入力信号３０１はまた、２Ｆｃ及び３Ｆｃ等の高調波周波数で、ほとんど又はまったく成分を含まない。

【0023】

図３に示されるように、出力信号３０３における信号拡散は、ＰＡ３００に起因して、搬送周波数Ｆｃで、及び高調波周波数（２Ｆｃ及び３Ｆｃ等）で発生する。幾つかのトランスミッタ実装において、搬送周波数Ｆｃの周りの非線形性のみが重要であり、高調波周波数の辺りの非線形信号は、ＰＡの出力整合ネットワーク３０２によって著しく減衰される。その結果、多くの実装において、搬送周波数Ｆｃを線形化することのみが重要であり、高調波周波数（２Ｆｃ及び３Ｆｃ等）は概して無視され得る。

【0024】

ＰＡ信号の線形化は概して、使用されるデジタルプリディストーション（ＤＰＤ）モデルによって決定される。所与の非線形ＰＡと共に用いるために、最適でないＤＰＤモデルが選択されると、線形化の結果もまた最適より低くなる。

【0025】

本明細書では、ＰＡ３００は、他の構成要素を含む、トランスミッタ等の一層大きいシステムの一部であり得る。また、入力信号３０１及び出力信号３０３は、他の周波数で他の信号成分を含み得る。

【0026】

図４は、本開示に従った電力増幅器と共に用いるための例示のデジタルプリディストーション（ＤＰＤ）システム４００を図示する。図４に示されるように、ＤＰＤシステム４００は、ＤＰＤブロック４０５、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）４１０、アップコンバータ４１５、電力増幅器４２０、信号カプラー４２５、ダウンコンバータ４３０、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）４３５、及びトレーニングアルゴリズムブロック４４０を含む。電力増幅器４２０は、図３に示すように、出力整合ネットワークに結合され得る。

【0027】

ＤＰＤブロック４０５は、入力信号のスペクトル拡幅を介してＰＡ４２０の信号圧縮特性を反転又はキャンセルするように機能する。ＤＰＤブロック４０５によって生成されたスペクトル拡幅は、信号がＤＡＣ４１０及びアップコンバータ４１５を通過する間、維持される。このように、信号がＤＰＤブロック４０５及びＰＡ４２０を通過すると、結果はより一層線形応答になる。

【0028】

ＤＰＤシステム４００において、ＤＰＤブロック４０５は、ＰＡ４２０の非線形前置逆数（ｐｒｅ−ｉｎｖｅｒｓｅ）としてトレーニングされる。非線形前置逆数は、ＤＰＤブロック４０５の出力においてスペクトル拡幅信号（スペクトルリグロース）を生成する。ＰＡ非線形性を実質的にキャンセルするために、出力は、ＰＡ４２０に到達する前に、ＤＡＣ４１０及びアップコンバータ４１５を介してアナログチェーンにおいて維持される。アップコンバータ４１５は、ＤＡＣ４１０の出力を、無線周波数（ＲＦ）信号等の一層高い周波数信号にアップコンバートし得る。

【0029】

ＤＰＤシステム４００では（多くのデジタルプリディストーションシステムにおけるように）、ＰＡ４２０の非線形挙動が事前にわからないことがある。従って、ＤＰＤブロック４０５をトレーニングするためにＤＰＤ帯域幅と同様の帯域幅を備えるフィードバックパスが用いられる。フィードバックパスは、本明細書では、カプラー４２５、ダウンコンバータ４３０、ＡＤＣ４３５、及びトレーニングアルゴリズムブロック４４０を含む。カプラー４２５は、ＰＡ４２０からの出力信号の一部を受信し、出力信号をダウンコンバータ４３０に送信し、ダウンコンバータ４３０は一層低い周波数信号をＡＤＣ４３５に提供する。ＡＤＣ４３５からの出力及びＤＰＤブロック４０５への入力は、トレーニングアルゴリズムブロック４４０において受信され、トレーニングアルゴリズムブロック４４０は１つ又は複数のトレーニングアルゴリズムを含む。トレーニングアルゴリズムブロック４４０は、ＰＡ４２０の非線形性をキャンセルするために、ＤＰＤブロック４０５に対する最良のＤＰＤモデルを判定するために、ストアされたパラメータ及びトレーニングアルゴリズムを用い得る。

【0030】

幾つかのシステムでは、ＰＡ４２０がメモリを備える非線形システムであるためにＰＡ４２０の出力電流がＰＡ４２０の入力電流にのみ依存するのではないので、困難が生じる。その結果、デジタルプリディストーションのために用いられるべき逆関数をモデル化及び構築することが困難になり得る。

【0031】

ベースバンドとパスバンドの関係

【0032】

物理システムが実信号を処理する。通信システムにおいて、ベースバンド信号は、４相関係を有するＲＦ搬送波に変調された両方の信号を表すために、典型的に複素形式である。項

及び

は、それぞれ、ベースバンド入力及び出力信号を表すために用いられると仮定する。また、項ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）は、それぞれ、パスバンド入力及び出力信号を表すために用いられると仮定する。それらの関係は次のように求められ得る。

ここで、ω_０は搬送周波数であり、ＬＰＦはローパスフィルタを表す。項ｘ（ｔ）はまた次のように表され得る。

【0033】

実入力信号ｘ（ｔ）の場合、非線形システムを表すために、次のようにボルテラ級数（Volterra Series）が用いられ得る。

ここで、τ_ｋ＝［τ_１，．．．，τ_ｋ］^Ｔ，ｈ_ｋ（．）は、ｋ次のボルテラカーネルであり、ｄτ_ｋ＝ｄτ_１ｄτ_２．．．ｄτ_ｋである。

【0034】

式（５）を式（６）に代入すると、項はｅ^{±ｊω０ｔ}の周りに位置し、それらは基本周波数ゾーンにおける信号に関連する。幾つかの実装において、項はまた、ｅ^{±ｊｎω０ｔ}に位置し、それらは高調波周波数ゾーンにおける信号に関連する。多くの実装において、高調波周波数ゾーンにおける信号は、基本周波数における信号と相互作用せず無視され得るか又はアナログフィルタによってフィルタリングされ得るので、基本ゾーンにおける信号のみが重要である。式（５）を式（６）に代入した後、ｅ^{±ｊω０ｔ}の周りに位置する項の全てをまとめると、次のように表され得る。

【0035】

式（７）を式（４）に代入すると、ベースバンド表現は次のようになる。

ここで、

である。

【0036】

離散時間ドメインにおいて、式（８）は次のようになる。

ここで、ｌ_１，ｌ_２，．．．，ｌ_２ｋ＋１は遅延項である。

【0037】

式（１０）において表されるモデルは最も一般的な表現である。しかしながら、このモデルは、非線形次数及びメモリ深度が増加するに連れてモデルにおける項の数が劇的に増加するため、実装が難しい。実用的なモデルは、良好なモデリング精度を維持しつつ、複雑さを低減するようにモデルを簡略化することが多い。

【0038】

メモリレスＰＡ、及びメモリ効果を備えるＰＡ

【0039】

メモリレスパスバンドＰＡモデルが、式（１０）の全ての遅延項ｌ_ｉをゼロに設定することによって、次のように求められ得る。

【0040】

メモリ効果を備えるパスバンドＰＡが、式（１０）の全ての遅延項ｌ_ｉを同じ値に設定することによって、次のようにモデル化され得る。

【0041】

また、モデルは他の手法で簡略化され得る。用いられる簡略化にかかわらず、モデルは、式（１０）に示されるように、ｘ^＊（ｎ−ｌ_ｉ）項より１つ多いｘ（ｎ−ｌ_ｉ）項を含む。

【0042】

メモリレスＰＡ又はメモリ効果を備えるＰＡの非線形性を補正するために、ＤＰＤ（図４に示されるＤＰＤ４０５等）が、送信ストリームにおいてＰＡの前に実装され得る。ＤＰＤは、上記に示した式に基づいて数学的にモデル化され得る。例えば、メモリレスＤＰＤは、式（１２）に示されるメモリレスＰＡモデルをプリディストーションするために用いられ得る。同様に、メモリＤＰＤは、式（１４）に示されるメモリ効果を備えるＰＡモデルをプリディストーションするために用いられ得る。

【0043】

ＤＰＤの物理的実装において、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて計算の幾つかがモデル化され得る。例えば、式（１２）（下記に再度示す）から開始すると、ＬＵＴを用いるメモリレスＤＰＤモデルが、次のように求められ得る。

【0044】

このように、式（１７）はメモリレスＤＰＤ内の１つ又は複数の処理ブロックによって実行され得る。

【0045】

メモリＤＰＤの場合、ＬＵＴを用いるモデルが、式（１４）（下記に再度示す）から開始して、次のように求められ得る。

【0046】

このように、式（２０）はメモリＤＰＤ内の１つ又は複数の処理ブロックによって実行され得る。

【0047】

図５は、本開示に従ったＤＰＤシステム内で用いるためのＤＰＤ処理ブロック５００の例示の実装を図示する。幾つかの実施形態において、ＤＰＤ処理ブロック５００は、図４のＤＰＤブロック４０５を表し得るか又はＤＰＤブロック４０５に関連して用いられ得る。特定の実施形態において、ＤＰＤ処理ブロック５００は、上述のメモリ効果を備えるＰＡモデルを実装する。

【0048】

図５に示されるように、ＤＰＤ処理ブロック５００は、複数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）５０１ａ〜５０１ｃ、複数の遅延エレメント５０３、絶対値二乗演算器５０５、複数の乗算器５０７、及び加算器５０９を含む。ＬＵＴ及び遅延エレメントの数は、ＤＰＤ処理ブロック５００のメモリ次数によって決定され得る。図５において、メモリ次数は３であるのでＤＰＤ処理ブロック５００内に３つのＬＵＴが存在する。

【0049】

ＤＰＤ処理ブロック５００は、ＤＰＤ入力信号

を受信し、ＤＰＤ入力信号を、上記の式（２０）（乗算器５０７及び加算器５０９を用いて実装される）に従って、ＬＵＴ５０１ａ〜５０１ｃ及び数学的演算器を用いて処理する。ＤＰＤ処理ブロック５００は、前置逆数化されたＤＰＤ出力信号

を生成し、この信号はメモリレスＰＡに送信され、そこで、図４に示されるように線形化される。

【0050】

図５は３つのＬＵＴ５０１ａ〜５０１ｃを示すが、メモリ次数に基づいて、必要に応じ、より多い又は少ないＬＵＴ及び遅延エレメントが用いられ得る。例えば、より高い次数のモデルにおいて、メモリ次数は４、５、６、又は他の値に等しくなり得る。そのような実装において、ＬＵＴ及び遅延エレメントの数は相応に調整され得る。

【0051】

デジタルベースバンドプリディストーションは、ＰＡを線形化するために費用効果が高い手法であるが、多くの技術はＰＡがメモリレス非線形性を有することを想定している。しかしながら、幾つかのタイプの電力増幅器（スイッチドモードＰＡ等）では、ＰＡメモリ効果を無視し得ず、メモリレスＤＰＤの有効性が限定される。

【0052】

図６は、本開示に従ったスイッチドモードＰＡの例示の信号応答を図示する。図６に示されるように、ＰＡ６００は、入力信号６０１を受信し、出力信号６０３を生成するように信号を処理する。ＰＡ６００は、スイッチのように動作するスイッチドモードＰＡであり、従って、他のタイプのＰＡとは異なる非線形性特性を示す。多くの点で、スイッチドモードＰＡ６００のスイッチング特性は、アナログＰＡよりデジタルＰＡに特有である。同様に、ＰＡ６００を通る信号は、エイリアシング成分を備え、デジタルに類似した信号特性を示す。例えば、図６に示すように、ＰＡ６００への入力信号６０１は、搬送周波数Ｆｃで及び高調波周波数２Ｆｃ及び３Ｆｃで振幅が高くなり、デジタル信号に類似している。これは図３に示されるＰＡ入力信号３０１と対照的であり、ＰＡ入力信号３０１は、搬送周波数Ｆｃに集中し、高調波周波数２Ｆｃ及び３Ｆｃでほとんど又はまったく振幅がない。

【0053】

スイッチドモードＰＡ６００のエイリアシング及び非線形性は、高調波成分を帯域内に折り返させ（fold back）得る。従って、非線形歪が発生すると、各高調波ゾーンにおける非線形信号が、エイリアシングにより、基本ゾーンの中に折り返し得る。例えば、図６において、高調波周波数２Ｆｃ及び３Ｆｃにおける入力信号６０１の非線形バージョンは、搬送周波数Ｆｃで出力信号６０３の中に折り返し得る。

【0054】

その結果、搬送周波数Ｆｃにおける出力信号６０３は有意な非線形性を示し得る。搬送周波数Ｆｃにおけるこれらの歪の幾つかは、高調波周波数２Ｆｃ及び３Ｆｃにおける入力信号６０１の結果である。同様の非線形性が、高調波周波数２Ｆｃ及び３Ｆｃにおける出力信号６０３において発生する。そのため、図６に示されるように、出力信号６０３は、搬送周波数Ｆｃで、及び高調波周波数２Ｆｃ及び３Ｆｃで、有意なスペクトル拡幅を示す。多くのＤＰＤは、高調波折り返しによって引き起こされるこれらの歪を処理することができない場合がある。

【0055】

ＰＡ６００は、他の構成要素を含むワイヤレストランスミッタ等の、より大きなシステムの一部であり得る。また、入力信号６０１及び出力信号６０３は、３Ｆｃより高い高調波周波数（４Ｆｃ、５Ｆｃ等）で成分を含み得る。

【0056】

高調波折り返しによって引き起こされる歪のため、より高次の高調波ゾーンにおいて信号のベースバンド表現を提供することが有益である。これらの信号（又は非線形歪）は、高調波周波数に位置する。信号のデジタル性が、エイリアシングを介して、こういった歪を基本周波数に折り返させる。

【0057】

これをモデル化するために、ｍ次の高調波ゾーンに位置する信号成分が式（７）に基づいて求められる。ｍ次の高調波ゾーンの周りの項が選択される場合、式（７）におけるｌの幾つかが、ｍによって置き換えられ、式（７）が次のようになる。

【0058】

ｅ^{ｊ（ｍ＋１）ω０ｔ}を用いるエイリアシングによって、式（２１）の右側の第１の項が基本周波数にエイリアシングされる。ベースバンド表現は次のように表され得る。

ここで、

である。

【0059】

離散時間モデルは、次式によって求められる。

【0060】

ここで、ｍは０、１、２、３、．．．．であり得る。非負整数の任意のｍの場合、結果の項は、式（１０）に示されるモデルにはない。すべての遅延項ｌ_ｉが等しく設定されると、モデルは次のように単純化される。

【0061】

ｅ^{−ｊ（ｍ−１）ω０ｔ}を用いるエイリアシングによって、式（２１）の右側の第２の項が基本周波数にエイリアシングバックされる。ベースバンド表現は、次のように表され得る。

ここで、

である。

【0062】

離散時間モデルは、次式によって求められる。

【0063】

ここで、ｍは０、２、３、４、．．．．であり得る。ｍ＝１のとき、モデルは式（１０）になる。非負整数の任意の他のｍの場合、結果の項は式（１０）に示されるモデルにはない。全ての遅延項ｌ_ｉが等しく設定されると、モデルは次のように単純化される。

【0064】

図７は、本開示に従ったスイッチドモードＰＡによって引き起こされた歪をサポートするＤＰＤシステム内で用いるためのＤＰＤ処理ブロック７００の例示の実装を図示する。幾つかの実施形態において、ＤＰＤ処理ブロック７００は、図４のＤＰＤブロック４０５を表し得、又はＤＰＤブロック４０５と関連して用いられ得る。また、ＤＰＤ処理ブロック７００は、他のシステムと共に用いられ得る。

【0065】

図７に示されるように、ＤＰＤ処理ブロック７００は、３個のＤＰＤ処理ユニット７１０、７２０、７３０を含む。図５のＤＰＤ処理ブロック５００と同様に、各ＤＰＤ処理ユニット７１０〜７３０は、複数のＬＵＴ、遅延エレメント、絶対値二乗演算器、複数の乗算器、及び加算器を含む。また、ＤＰＤ処理ユニット７２０は指数演算器７２５を含み、ＤＰＤ処理ユニット７３０は、共役指数演算器７３５を含む。各処理ユニット７１０〜７３０におけるＬＵＴ及び遅延エレメントの数は、ＤＰＤ処理ブロック７００のメモリ次数によって決定され得る。図７において、メモリ次数は３であり、そのため、各ＤＰＤ処理ユニット７１０〜７３０に３個のＬＵＴがある。

【0066】

ＤＰＤ処理ブロック７００は、ＤＰＤ入力信号

を受信し、並列に動作するＤＰＤ処理ユニット７１０〜７３０を用いてＤＰＤ入力信号を処理する。ＤＰＤ処理ブロック７００は、前置逆数化されたＤＰＤ出力信号

を生成し、この信号はスイッチドモードＰＡ（ＰＡ４２０又はＰＡ６００等）に送信され、そこで図４に示されるように線形化される。

【0067】

スイッチドモードＰＡのエイリアシング及び非線形性のため、ＤＰＤ処理ブロック７００は、搬送周波数Ｆｃと、高調波周波数２Ｆｃ及び３Ｆｃ等の１つ又は複数のより高い次数の高調波ゾーンとの両方において、ベースバンド信号を表し処理するように構成される。

【0068】

幾つかの実施形態において、ＤＰＤ処理ユニット７１０は、図５のＤＰＤ処理ブロック５００と実質的に同じである。従って、ＤＰＤ処理ユニット７１０は、上記の式（２０）に従って、搬送周波数ＦｃにおいてＤＰＤ入力信号

のベースバンド表現を処理するように構成される。

【0069】

ＤＰＤ処理ユニット７２０及び７３０は、ｍ次の高調波ゾーンにおいてＤＰＤ入力信号

のベースバンド表現を処理するように構成される。特に、ＤＰＤ処理ユニット７２０は、式（３５）を用いて、ｍ次の高調波ゾーンにおいてＤＰＤ入力信号

のベースバンド表現を処理する。式（３５）にあるように、ＤＰＤ処理ユニット７２０におけるｍの値は、１以外の非負整数であり得る（即ち、ｍは、０、２、３、４、．．．．であり得る）。ｍ＝１の場合、ＤＰＤ処理ユニット７２０はＤＰＤ処理ユニット７１０と同様に動作する。

【0070】

同様に、ＤＰＤ処理ユニット７３０は、式（２８）を用いて、ＤＰＤ入力信号

のベースバンド表現の共役を処理する。式（２８）にあるように、ＤＰＤ処理ユニット７３０におけるｍの値は、任意の非負整数であり得る（即ち、ｍは０、１、２、３、．．．であり得る）。

【0071】

式（２８）と（３５）を比較すると、ＤＰＤ処理ユニット７２０は、

のｍ乗を用いるのに対し、ＤＰＤ処理ユニット７３０は共役

のｍ乗を用いる。指数演算は、それぞれ指数演算器７２５及び共役指数演算器７３５により、ＤＰＤ処理ユニット７２０、７３０において実施される。従って、ＤＰＤ処理ユニット７２０は、ＤＰＤ入力信号

のベースバンド表現を受信し、指数演算器７２５を用いて

から

に指数演算を行う。同様に、ＤＰＤ処理ユニット７３０は、ＤＰＤ入力信号

のベースバンド表現を受信し、共役指数演算器７３５を用いて共役

から

に指数演算を実施する。

【0072】

ＤＰＤ処理ブロック７１０〜７３０の出力は、ＤＰＤ処理ブロック７００のＤＰＤ出力信号

を提供するように合計される。出力は、その後、スイッチドモードＰＡに送信され得る。

【0073】

図７において、ＤＰＤ処理ユニット７１０〜７３０の各々は、任意のハードウェア、又はハードウェアとソフトウェア／ファームウェア命令の組み合わせを表し得る。ハードウェアは、本明細書では、任意の適切なマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、離散回路、又は任意の他の処理又は制御デバイスを含み得る。

【0074】

図７はＤＰＤ処理ブロック７００の一例を示すが、種々の変更が図７に対してなされ得る。例えば、図７に示される機能区分は例示のためのものにすぎない。図７における種々の構成要素が、組み合わされ、更に細分化され、又は省かれ得、また、特定の必要に応じて、付加的な構成要素が付加され得る。また、より高次の高調波を扱うことで、より多くのＤＰＤ処理ユニットの使用が生じ得る。例えば、ｍ次の高調波ゾーンに加えて他の高調波ゾーンを処理するために、ＤＰＤ処理ユニット７１０〜７３０と並列に他のＤＰＤ処理ユニットが含まれ得る。

【0075】

図８及び図９は、本開示に従ったＤＰＤシステム７００を用いる非線形性の改善を示す例示の試験結果を図示する。図８において、プロット曲線８０１が、様々な周波数範囲にわたってプロットされた、スイッチドモードＰＡ等の非線形ＰＡの振幅応答を示す。プロット曲線８０２が、ＤＰＤ処理ブロック７００に結合された同じ非線形ＰＡの振幅応答を示す。参照番号８０３〜８０４で示されるように、ＤＰＤを備えるＰＡのＡＣＰＲは、ＤＰＤを備えないＰＡのＡＣＰＲに比べて実質的に低減されている。

【0076】

同様に、図９は、ＤＰＤ処理ブロック７００を備える場合と備えない場合の、別の試験の結果を図示する。図９に示されるように、プロット曲線９０２が、ＤＰＤ処理ブロック７００に結合されるとき、ＤＰＤ処理を含まないプロット曲線９０１に比較して、ＡＣＰＲにおいて有意な改善を示す。

【0077】

図８及び図９は、ＤＰＤシステム７００を用いる非線形性の改善を示す試験結果を図示するが、図８及び図９に示される例は例示のためのものにすぎない。ＤＰＤシステム７００の他の実装及び使用が、異なる試験結果を提供し得る。

【0078】

図１０は、本開示に従ったデジタルプリディストーションのための例示の方法１０００を図示する。説明を容易にするために、方法１０００は、図７におけるＤＰＤ処理ブロック７００と共に動作するＰＡ６００に関連して説明される。

【0079】

ステップ１００１で、デジタルプリディストーションブロックにおいて入力信号が受信される。これは、例えば、ＤＰＤ処理ブロック７００で、搬送周波数において、及び１つ又は複数の高調波周波数において成分を有する入力信号を受信することを含み得る。ステップ１００３で、入力信号のベースバンド表現が、搬送周波数においてプリディストーションされる。これは、例えば、デジタルプリディストーションブロック７００における第１の処理ユニット７１０が、１つ又は複数のルックアップテーブルを用いて搬送周波数Ｆｃで入力信号のベースバンド表現をプリディストーションすることを含み得る。

【0080】

ステップ１００５で、入力信号のベースバンド表現は、１つ又は複数の高調波周波数でプリディストーションされる。これは、例えば、デジタルプリディストーションブロック７００における第２の処理ユニット７２０が、第２の高調波周波数２Ｆｃで入力信号のベースバンド表現をプリディストーションすることを含み得る。これはまた、第３の処理ユニット７３０が、第２の高調波周波数２Ｆｃで入力信号のベースバンド表現の共役をプリディストーションすることを含み得る。

【0081】

ステップ１００７で、入力信号のプリディストーションされたベースバンド表現に基づいて出力信号が生成される。これは、例えば、第１、第２、及び第３の処理ユニット７１０、７２０、７３０からのプリディストーションされた出力信号の合計から出力信号を生成することを含み得る。ステップ１００９で、出力信号は電力増幅器に送信される。

【0082】

幾つかの実施形態において、上述の種々の機能が、コンピュータプログラムによって実装又はサポートされ、コンピュータプログラムは、コンピュータ可読プログラムから形成され、コンピュータ可読媒体において具現化される。用語「コンピュータ可読プログラムコード」は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コードを含む、任意の種類のコンピュータコードを含む。用語「コンピュータ可読媒体」は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又は任意の他の種類のメモリ等の、コンピュータによってアクセスされ得る任意の種類の媒体を含む。「非一時的」コンピュータ可読媒体は、一時的な電気的又は他の信号を送信する、有線、ワイヤレス、光学、又は他の通信リンクを含まない。非一時的コンピュータ可読媒体は、データが永久的にストアされ得る媒体、及び、書き換え可能な光学ディスク又は消去可能なメモリデバイス等の、データがストアされ得、その後、上書きされる媒体を含む。

【0083】

用語「アプリケーション」及び「プログラム」は、適切なコンピュータコード（ソースコード、オブジェクトコード、又は実行可能なコードを含む）における実装のために適合された、１つ又は複数のコンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令のセット、プロシージャ、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、又はそれらの一部を指す。

【0084】

本発明の請求の範囲内で、説明された実施形態において変更が可能であり、また、他の実施形態が可能である。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】