JP5995858B2 - プログラマブルデジタルアップ／ダウンコンバージョンを用いる方法及び周波数アジャイル事前歪み送信器 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、複数の周波数帯域に適応するためにプログラム可能であるデジタルダウンコンバージョン及びデジタルアップコンバージョンを用いて信号を送信することが可能な事前歪み（pre-distorted）送信機に関する。

大抵の通信システムにおける無線送信機は、「線形（linear）」であることが必要とされる。つまり、当該無線送信機の出力信号は、対応する入力信号の周波数スペクトルを正確に再生しなければならない。入出力関係における非線形性は、出力信号が隣接する無線周波数上に拡散し及び他の無線チャネルに干渉することを引き起こす。事前歪み（Pre-distortion）は、入力信号を変更して全体的に線形な入出力関係を生成することによって初期の非線形性を除去する技法である。事前歪み送信機において、入力信号に適用される事前歪み関数は、フィードバック信号に基づいて調整される。歪みは主に電力増幅器において発生するため、電力増幅器の後に取得される信号は、事前歪み処理の一環としてフィードバックされ及び初期信号と比較される。

現在利用可能な事前歪み送信機は、一般に、単一の周波数帯域又は送信される周波数の小さな範囲（例えば、ＬＴＥバンド１又は２１１０〜２１７０ＭＨｚ）について動作するように設計される。これらの事前歪み送信機におけるフォワードパス及びフィードバックパスの双方は、同じ周波数帯域に実質的にチューニングされ、他の周波数帯域をサポートするように配置されることはできない。対象となる単一の（狭い）周波数帯域における当該事前歪み送信機の動作は、例えば、種々のチューニングされた回路（例えば、狭帯域フィルタ）、コンポーネントの限定された動作の範囲（例えば、数百ＭＨｚ帯にのみチューニングする電圧制御発振器）、並びに広い範囲の周波数上での線形化（例えば、事前歪み）を困難にする周波数上の振幅及び位相の変動、を含む設計の結果として生じる。

世界各国で利用可能な周波数帯域の数及び範囲は、近年著しく増加した。現在利用可能な事前歪み送信機は、新たな周波数レンジにおいて動作するために再設計され、変更され及び帯域を再設定される（re-banded）ことを必要とする。この状況は、設計及び継続的なサポートのコストが高くつく多くの無線通信システムにつながる。

従って、複数の周波数帯域に実質的にチューニングすることが可能な周波数アジャイル事前歪み送信機を有し、それによって前述した問題及び不利益を回避することは、望ましいであろう。
関連する背景技術の説明
Ｂｒｏｂｓｔｏｎの米国特許出願公開第２００８／００４９８６８号明細書Ａ１は、無線ネットワークの加入者局における送信信号に適応的な事前歪みを提供するための方法及び装置を開示する。デジタル適応事前歪みのためのＢｒｏｂｓｔｏｎの方法及び装置は、広い範囲の周波数における任意の１つの周波数において選択的に動作することが可能ではなく、むしろ所定のベースバンド周波数における効率的な動作のために設計されている。
Ｇｕｐｔａらの米国特許出願公開第２００３／０１７９８３１号明細書Ａ１は、例えば無線ネットワークの加入者局において用いられる高出力増幅器の送信信号を線形化するためのシステムを開示する。この送受信機は、特定の周波数について設計されており、広い範囲の周波数における任意の１つの周波数において選択的に動作することが可能ではない。
Ｓｐｅｒｌｉｃｈらの米国特許出願公開第２００８／０１４４５３９号明細書Ａ１は、デジタル事前歪みを提供するための回路を備える、無線ネットワークにおいて用いられる送受信機を開示する。Ｓｐｅｒｌｉｃｈらの送受信機は、広い範囲の周波数における任意の１つの周波数において選択的に動作することが可能ではない。
Ｏｃｅｎａｓｅｋらの米国特許出願公開第２００４／００３２９１２号明細書Ａ１、及び欧州特許出願公開第ＥＰ２０１９４８６号明細書Ａ１（Ｆｕｊｉｔｓｕ）は、送信信号に事前歪みを提供するように設計される、無線ネットワークにおいて用いられる他の送受信機を開示する。これらの送受信機は、広い範囲の周波数における任意の１つの周波数において選択的に動作することが可能ではない。

１つの例示的な実施形態によれば、複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり動作可能な送信機は、ベースバンド処理部と、プログラマブルデジタルアップコンバータと、デジタル／アナログコンバータと、アナログフィルタと、電力増幅器と、アナログ／デジタルコンバータと、プログラマブルデジタルダウンコンバータと、を備える。ベースバンド処理部は、複素入力信号及びフィードバック信号を受信し、当該複素入力信号及び当該フィードバック信号に基づいて事前歪みされたベースバンド信号を出力するように構成される。プログラマブルデジタルアップコンバータは、ベースバンド処理部に接続され、事前歪みされたベースバンド信号を受信し、当該事前歪みされたベースバンド信号を、ベースバンド処理部から受信される少なくとも１つの第１の制御入力に基づいて選択されるスペクトル内容を有するデジタル信号に変換するように構成される。デジタル／アナログコンバータは、プログラマブルデジタルアップコンバータに接続され、デジタル信号を受信し及び当該デジタル信号をアナログ信号に変換するように構成される。アナログフィルタは、デジタル／アナログコンバータに接続され、アナログ信号を受信し及び上記周波数帯域のうちの選択される１つにおける周波数を有する成分のみを実質的に含むフィルタリングされたアナログ信号を出力するように構成される。電力増幅器は、アナログフィルタに接続され、フィルタリングされたアナログ信号を受信し及び当該フィルタリングされたアナログ信号を増幅するように構成される。アナログ／デジタルコンバータは、増幅されたフィルタリングされたアナログ信号に対応するアナログフィードバック信号を受信し、当該アナログフィードバック信号をサンプリングし、及びデジタルフィードバック信号を出力するように構成される。プログラマブルデジタルダウンコンバータは、アナログ／デジタルコンバータとベースバンド処理部とに接続され、デジタルフィードバック信号を受信し、当該デジタルフィードバック信号を、少なくとも１つの第２の制御入力に基づいてより低いサンプルレートへと、ベースバンド処理部に提供されるフィードバック信号に変換するように構成される。

１つの例示的な実施形態によれば、複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり動作可能な送信機は、ベースバンド処理部と、１つ以上の転送信号パスと、単一のフィードバック信号パスと、を備える。ベースバンド処理部は、１つ以上の複素ベースバンド入力信号を受信し、当該１つ以上の複素ベースバンド入力信号に対応する１つ以上の事前歪みされた信号を出力するように構成される。１つ以上の転送信号パスは、ベースバンド処理部に接続され、１つ以上の複素ベースバンド入力信号の各々をデジタル的にアップコンバートし、アップコンバートされた当該信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号を増幅し、及び当該アナログ信号をブロードキャストするように構成される。単一のフィードバック信号パスは、１つ以上のブロードキャストされた信号に対応するアナログ信号を受信し、アナログ信号を固定されたサンプリングレートでデジタル信号に変換し、当該デジタル信号をデジタル的にダウンサンプリングし、及びダウンサンプリングされた当該信号をベースバンド処理部に出力するように構成される。

別の例示的な実施形態によれば、複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり信号をブロードキャストする方法が提供される。当該方法は、事前歪みされたベースバンド信号を生成することと、当該事前歪みされた信号をデジタル的にアップサンプリングして、当該事前歪みされたベースバンド信号を少なくとも１つの第１の制御入力に基づいて選択されるスペクトル内容を有するデジタル信号に変換することと、を含む。さらに、上記方法は、デジタル信号をアナログ信号に変換することと、上記周波数帯域のうちの選択される１つにおける周波数を有する成分のみを実質的に含むようにアナログ信号をフィルタリングすることと、フィルタリングされた当該アナログ信号を増幅することと、を含む。上記方法は、増幅されたフィルタリングされたアナログ信号に対応するアナログフィードバック信号をデジタルフィードバック信号に変換すること、をさらに含む。上記方法は、デジタルフィードバック信号を少なくとも１つの第２の制御入力に基づくより低いサンプルレートへとダウンサンプリングしてフィードバック信号を出力することと、も含み、事前歪みされたベースバンド信号は、当該フィードバック信号に基づいて調整可能な事前歪み関数を用いて複素入力信号から生成される。

別の例示的な実施形態によれば、複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり動作可能な送信機を製造する方法は、事前歪みされた信号を出力するように構成されるベースバンド処理部と電力増幅器との間の、基板又は回路盤上の送信パスに沿って、プログラマブルデジタルアップコンバータ、デジタル／アナログコンバータ、及びアナログフィルタをマウントすること、を含む。上記方法は、電力増幅器とベースバンド処理部との間の、基板又は回路盤上のフィードバックパスに沿って、減衰器、アナログ／デジタルコンバータ、及びプログラマブルデジタルダウンコンバータをマウントすること、をさらに含む。プログラマブルデジタルアップコンバータは、事前歪みされたベースバンド信号を少なくとも１つの第１の制御入力に基づいてデジタル信号に変換するように構成される。プログラマブルデジタルダウンコンバータは、デジタルフィードバック信号を少なくとも１つの第２の制御入力に基づいてより低いサンプルレートへとフィードバック信号に変換するように構成される。ベースバンド処理部は、フィードバック信号に基づいて調整可能な事前歪み関数を用いて複素入力信号に基づいて事前歪みされたベースバンド信号を生成するように構成される。

例示的な実施形態の目的は、前のセクションにおいて議論された欠点のうちの幾つかを克服し、及び複数の周波数帯域について実質的に構成されることが可能な周波数アジャイル事前歪み送信機を提供することである。

本明細書に組み込まれ及び本明細書の一部を構成する添付の図面は、１つ以上の実施形態を図示し、説明と共にこれらの実施形態を解説する。図面において：

例示的な実施形態に係る事前歪み送信機の概略図である。 例示的な実施形態に係る装置に含まれるプログラマブルデジタルアップコンバータの概略図である。 例示的な実施形態に係る装置に含まれるプログラマブルデジタルダウンコンバータの概略図である。 例示的な実施形態に係る周波数アジャイル事前歪み送信を実現するために実行される方法のフローチャートである。 例示的な実施形態に係る周波数アジャイル事前歪み送信機を製造する方法のフローチャートである。

以下の例示的な実施形態の説明は、添付の図面を参照する。異なる図面における同じ参照番号は、同じ要素又は同様の要素を識別する。以下の詳細な説明は、本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。以下の実施形態は、簡単のため、事前歪み送信機の用語及び構造に関して議論される。ただし、次に議論されることとなる実施形態は、これらのシステムに限定されず、他の既存の無線通信システムに適用されてもよい。

本明細書全体にわたる「１つの実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、ある実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体にわたる種々の箇所における「１つの実施形態において」又は「ある実施形態において」という表現の出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な手法において組み合わされてもよい。

例示的な実施形態によれば、広帯域送信機は、送信パスにおいてプログラマブルデジタルアップコンバータ、及びフィードバックパスにおいてプログラマブルデジタルダウンコンバータを用いて実装されることができる。フィードバックパスにおいてデジタルダウンコンバータを用いることによって、そうしない場合に（例えば、時間、電圧、及び／又は温度の変化に起因して）アナログコンポーネントによって引き起こされるであろう誤差が送信パス上の信号を通じて広められない。さらに、送信パス及びフィードバックパスにおいてプログラマブルデジタルコンバータを用いることによって、送信システムの応答は、広い範囲の周波数帯域にわたり同じ品質となり得る。対照的に、アナログコンポーネントを採用するコンバータは、単一の周波数帯域において最適な応答を有するようにチューニングされ得るが、他の動作周波数帯域においては異なる振る舞いをし（従って、誤差を導入し）得る。

図１に図示される例示的な実施形態によれば、周波数アジャイル事前歪み送信機１００は、複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり動作するように構成される。当該送信機１００は、複素入力信号及びフィードバック信号を受信し、及び事前歪みされたベースバンド信号を出力するように構成されるベースバンド処理部１１０を備える。従って、ベースバンド処理部１１０は、送信信号パス１０４の開始点であり、フィードバック信号パス１０６の終了点である。事前歪みされたベースバンド信号はベースバンド信号であるが、フィードバック信号はベースバンド信号であっても又は中間周波数（ＩＦ：intermediate frequency）信号であってもよいことに留意されたい。

ベースバンド処理部１１０によって出力される事前歪みされたベースバンド信号は、事前歪み関数を適用することによって取得される事前歪みされた信号である。事前歪み関数を適用することにより、複素入力信号と送信パスの終わりにおける信号との間に線形関係を提供することが意図される。フィードバック信号の品質が高いほど、ベースバンド処理部１１０がこの線形関係を実現することがより可能になる。周波数帯域が変更される場合にフィードバックパスが再チューニングされなければならない従来の事前歪み送信機とは対照的に、周波数アジャイル事前歪み送信機１００は、カバーされる周波数帯域全てについて高品質なフィードバック信号を提供することが可能である。事前歪み関数は、最初は（例えば、電力増幅器のモデリングに基づく）所定の関数であってもよいが、複素入力信号とフィードバック信号との比較に基づいて調整されることができる。

送信されるべき信号の事前歪み自体は、本技術分野で知られており、それ故に、ここではこれ以上詳細には説明されない。

事前歪みされたベースバンド信号は、ベースバンド処理部１１０に接続されるプログラマブルデジタルアップコンバータ１２０によってデジタル信号としてアップコンバートされる。デジタル信号は、制御線１２４を介してベースバンド処理部１１０から受信される少なくとも１つの第１の制御入力に基づいて選択されるスペクトル内容を有する。プログラマブルデジタルアップコンバータに提供される少なくとも１つの第１の制御入力は、複数の所定の周波数帯域のうちの選択された１つに関連付けられるフィルタ情報、複素チューナ周波数、及び複数の所定の周波数帯域のうちの上記選択された１つに関連付けられるアップサンプリングパラメータＮのうちの少なくとも１つを含む。

プログラマブルデジタルアップコンバータ１２０の一例は、米国特許出願公開第２００１０／００９８１９１号において説明される。図２は、例示的な実施形態に係る事前歪み送信機に含まれ得るプログラマブルデジタルアップコンバータ２００（例えば、図１における周波数アジャイル事前歪み送信機１００のプログラマブルデジタルアップコンバータ１２０）の概略図である。この例示的な実施形態に係るプログラマブルデジタルアップコンバータ２００は、複素チューナ２１０と、デジタルアップサンプラ２２０と、複素チャネル選択フィルタ２３０と、直交変調器２４０とを備え、これらはベースバンド処理部（例えば、図１における１１０）とデジタル／アナログコンバータ（例えば、図１における１３０）との間に配置され得る。

デジタルアップサンプラ（例えば、図２における２２０）の存在に起因して、プログラマブルデジタルアップコンバータ１２０は、ベースバンド入力信号を、少なくとも１つの第１の制御入力に基づいて選択されるスペクトル内容を有するデジタル信号に変換する。例えば、デジタルアップサンプラ２２０によって用いられるアップサンプリングパラメータＮは、送信されるべき信号についての選択された周波数帯域と、送信パスにおいて用いられるサンプリングレートと、に依存し得る。プログラマブルデジタルアップコンバータ１２０は、ベースバンド処理部１１０から、送信信号パス１０４とは異なる制御パス１２４を介して、アップサンプリングパラメータＮ、又は選択された周波数帯域に関連付けられる他の情報を受信し得る。

従って、デジタルアップサンプラ２２０は、当該アップサンプラ２２０に入力されたデジタル信号における各サンプルについてＮ個の値（即ち、サンプル）を含むデジタル信号を生成し得る。ここで、Ｎは２以上である。ハードウェアを簡単にするために、加算されるサンプルは、例えば、計算を必要としないゼロ値であってもよい。Ｎは、典型的には２の累乗であるので、レート変更フィルタは、プログラマブルデジタルアップコンバータに含まれて、当該プログラマブルデジタルアップコンバータに入力される信号のサンプルレートと当該プログラマブルデジタルアップコンバータから出力される信号の所望の所定のサンプルレートとをブリッジし得る。当該信号は、ＤＡＣによって用いられる。レート変更フィルタは、当該レート変更フィルタに入力されるデジタル信号のサンプルレートのある割合であるサンプルレートを有するデジタル信号を出力するように構成される装置である。

プログラマブルデジタルアップコンバータ１２０から出力されるデジタル信号は、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ：digital to analog converter）１３０によってアナログ信号に変換され、当該ＤＡＣ１３０は、所定のＤＡＣレートで動作する。この所定のＤＡＣレートで動作するために、ＤＡＣ１３０は、当該所定のＤＡＣレートに対応する所定の周波数を有する局部発振器信号を、例えば局部発振器（local oscillator）１４０から受信する。

ＤＡＣ１３０によって出力されるアナログ信号は、次いでアナログフィルタ１５０によってフィルタリングされ、フィルタリングされたアナログ信号は、アンテナ１７０を介して送信される前に電力増幅器（ＰＡ：power amplifier）１６０に入力される。アナログフィルタ１５０は、アナログ信号をフィルタリングして、単一のナイキストゾーンの全て又は一部内の周波数を有する成分のみを出力する。例えば、ＤＡＣ１３０が２．５ＧＳｐｓで動作する場合、アナログフィルタ１５０は、第１のナイキストゾーン（０から１．２５ＧＨｚ）の大部分を分離することができ、それ故に、当該領域内の全ての帯域、例えば４５０ＭＨｚから９６０ＭＨｚをサポートする。

増幅されたフィルタリングされた信号に対応するフィードバックアナログ信号は、フィードバック信号パス１０６を介してベースバンド処理部１１０にフィードバックされる。フィードバックアナログ信号は、ＰＡ１６０から減衰器１６５を介して受信され得る。

フィードバック信号パス１０６に沿って、フィードバックアナログ信号は、所定のＡＤＣレートで動作するアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１８０によってデジタルフィードバック信号に変換される。この所定のＡＤＣレートは、ＤＡＣ１３０の所定のＤＡＣレートと同じであってもよい。しかしながら、本発明は、この特徴に限定されない。所定のＡＤＣレートでアナログ／デジタル変換を行うために、ＡＤＣ１８０は、局部発振信号を用いる。所定のＡＤＣレートが所定のＤＡＣレートと同じである場合、ＡＤＣ１８０は、ＤＡＣ１３０と同じ局部発振器１４０を用い得る。局部発振周波数の如何なる変化も送信信号パス１０４（即ち、ＤＡＣ１３０）及びフィードバック信号パス１０６（即ち、ＡＤＣ１８０）に等しく影響を及ぼすため、同じ局部発振器１４０を用いることは有利である。ただし、代替的に、ＤＡＣ１３０及びＡＤＣ１８０のそれぞれに局部発振（クロック）信号を提供するために二つの異なる局部発振器が用いられてもよい。所定のＡＤＣレート及び所定のＤＡＣレートは、例えば１ＧＳｐｓより大きくてもよい。

ＡＤＣ１８０によって出力されるデジタルフィードバック信号は、次いで、プログラマブルデジタルダウンコンバータ１９０に入力される。図３は、周波数アジャイル事前歪み送信機の種々の実施形態において使用できるプログラマブルデジタルダウンコンバータ３００の概略図である。アナログ／デジタルコンバータ（例えば、図１の１８０）とベースバンド処理部（例えば、図１の１１０）との間に接続されるデジタルダウンコンバータ３００は、直交復調器３１０と、複素チャネル選択フィルタ３２０と、デジタルダウンサンプラ３３０と、複素ベースバンドチューナ３４０と、を備える。複素ベースバンドチューナ３４０は、代替的に、ベースバンド処理部１１０に含まれてもよく、この場合において、プログラマブルデジタルダウンコンバータによって出力される信号は、中間周波数（ＩＦ）を有し、これはゼロであってもよい。複素チャネル選択フィルタ３２０及びデジタルダウンサンプラ３３０の機能は、多相フィルタを用いることによって達成され得る。多相フィルタは、直交復調器を含んでもよい。

デジタルダウンサンプラの存在（例えば、図３における３３０）に起因して、プログラマブルデジタルダウンコンバータ１９０は、デジタルフィードバック信号を、少なくとも１つの第２の制御入力に依存するより低いサンプルレートを有するフィードバック信号に変換する。プログラマブルデジタルダウンコンバータ１９０に提供される少なくとも１つの第２の制御入力は、例えば、複数の所定の周波数帯域のうちの選択された１つに関連付けられるフィルタ情報、複素チューナ周波数、及び複数の所定の周波数帯域のうちの上記選択された１つに関連付けられるダウンサンプリングパラメータＮのうちの少なくとも１つを含む。プログラマブルデジタルダウンコンバータ１９０は、ベースバンド処理部１１０から、フィードバック信号パス１０６とは異なる制御パス１２６を介して、ダウンサンプリングパラメータＮ、又は選択された周波数帯域上の他の情報を受信し得る。

デジタルダウンサンプラ３３０は、当該ダウンサンプラ３３０に入力されるデジタル信号におけるＮ個のサンプルごとに１つのサンプルを含むダウンサンプルされた信号を生成し得る。ここで、Ｎは２以上である。Ｎが２の累乗であることが好ましいため、（上述したような）レート変更フィルタは、プログラマブルデジタルダウンコンバータに含まれて、Ｎで除算された当該プログラマブルデジタルダウンコンバータに入力される信号の所定のサンプルレートを、当該プログラマブルデジタルダウンコンバータから出力される信号の所望のサンプルレートにブリッジし得る。例えば、プログラマブルデジタルダウンコンバータへの入力サンプルレートが（単に例示的な数値例として）２４８８．３２ＭＳｐｓ、Ｎ＝８、及び（レート変更フィルタ無しの）プログラマブルデジタルダウンコンバータからの出力サンプルレートが３１１．０４であるが、所望の出力サンプルレートは２４５．７６であると仮定する。これらの後者の２つの値をブリッジするために、６４／８１の再サンプリングを実行するレート変更フィルタは、図３に示される信号処理チェーンのどの場所においても提供されることができる。ただし、複素ベースバンドチューナ３４０の後段が好ましい。

フィードバック信号パス１０６に結合されるアンテナ１７０からの干渉（例えば、送信された信号以外のもの）が最小限である場合、フィードバック信号パス１０６上のＡＤＣ１８０の前段にフィルタは必要とされない。必要とされる全てのフィルタリングは、例えば、プログラマブルデジタルダウンコンバータ１９０における多相フィルタ係数の賢明な選択により、ダウンコンバージョン処理の期間中にデジタル的に実現され得る。ただし、随意的に、アナログフィードバックフィルタ１７５が、与干渉信号に起因する過負荷からＡＤＣ１８０を保護するために、事前歪み送信機１００に含まれてもよい。

例示的な実施形態に係る、デジタルアップコンバータ及びデジタルダウンコンバータを備える事前歪み送信機は、名目上フラットな周波数応答（大きさ及び線形位相）並びに再現性（製造）を保証する。デジタルアップコンバータ及びデジタルダウンコンバータの周波数応答は完全にデジタル信号処理によって定義されるので、周波数アジャイル事前歪み送信機が開発されることができる。換言すれば、デジタルアップコンバータ及びデジタルダウンコンバータを備える事前歪み送信機は、広い周波数レンジ内の複数の所定の周波数帯域について動作するように構成される。

プログラマブルデジタルアップコンバータ及びプログラマブルデジタルダウンコンバータを備える事前歪み送信機の重要な利点は、世界中の多数の周波数帯域をサポートするために必要とされる無線機の数を周波数アジャイル事前歪み送信機が実質的に低減することを可能にすることである。例えば、２０１０年１月に、ＬＴＥ（Long Term Evolution）通信システムにおける使用のために指定される２．２ＧＨｚ未満の帯域が２３個存在した。２．５ＧＳｐｓでのＤＡＣ／ＡＤＣサンプリングにより、２つの異なるイメージ選択フィルタを有する、例示的な実施形態に係る単一の送信機設計は、全ての周波数帯域をカバーするために用いられ得る。

これらの例示的な実施形態に係る種々のアーキテクチャのプログラマブルデジタルアップコンバータ及びプログラマブルデジタルダウンコンバータは、集積回路として実装されることに適しており、継続的な微細化を活かす。さらに、コンポーネントが少ないほど、必要とされる基板面積は小さくなる。

例示的な実施形態によれば送信信号パス（例えば、104）及びフィードバックパス（例えば、106）の双方が線形であるので、多入力電力増幅器（即ち、複数のフォワードパスを有する）を備える装置を構築することが容易になる。また、当該アーキテクチャのフィードバックパスは、幾つかのフォワードパスのために用いられてもよい。

例示的な実施形態に係る、複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり信号を送信する方法４００のフローチャートは、図４に図示される。方法４００は、例えば、図１に図示される送信機１００によって実行され得る。Ｓ４０５において、方法４０５は、事前歪みされたベースバンド信号を生成することを含む。Ｓ４１０において、方法４００は、事前歪みされたベースバンド信号をデジタル的にアップサンプリングして、事前歪みされたベースバンド信号を少なくとも一つの第１の制御入力に基づいて選択されるスペクトル内容を有するデジタル信号に変換することを含む。方法４００は、Ｓ４２０において、デジタル信号をアナログ信号に変換し、Ｓ４３０において、複数の周波数帯域のうちの選択された１つにおける周波数を有する成分のみが実質的に含まれるように当該アナログ信号をフィルタリングし、及び、Ｓ４４０において、フィルタリングされたアナログ信号を増幅することを含む。Ｓ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４３０及びＳ４４０における動作は、増幅されたフィルタリングされたアナログ信号を送信するように構成される放射アンテナ（例えば、１７０）に向かう、送信機における送信信号パス（例えば、１０４）に関連する操作である。

Ｓ４５０において、方法４００は、増幅されたフィルタリングされたアナログ信号に対応するアナログフィードバック信号をデジタルフィードバック信号に変換することをさらに含む。アナログフィードバック信号は、増幅されたアナログ信号の減衰されたバージョンであってもよい。Ｓ４６０において、方法４００は、デジタルフィードバック信号を少なくとも１つの第２の制御入力に基づくより低いサンプルレートへとダウンサンプリングして、フィードバック信号を出力することを含む。事前歪みされたベースバンド信号は、フィードバック信号に基づいて調整可能な事前歪み関数を用いて複素入力信号から生成される。

例示的な実施形態に係る、複数の所定の周波数帯域を含む広い周波数範囲にわたり動作可能な送信機を製造する方法５００のフローチャートは、図５に図示される。Ｓ５１０において、方法５００は、事前歪みされた信号を出力するように構成されるベースバンド処理部と電力増幅器との間の、基板又は回路盤上の送信パスに沿って、プログラマブルデジタルアップコンバータ、デジタル／アナログコンバータ、及びアナログフィルタをマウントすることを含む。さらに、Ｓ５２０において、方法５００は、電力増幅器とベースバンド処理部との間の、基板又は回路盤上のフィードバックパスに沿って、減衰器、アナログ／デジタルコンバータ、及びプログラマブルデジタルダウンコンバータをマウントすることを含む。方法５００におけるプログラマブルデジタルアップコンバータは、事前歪みされたベースバンド信号を少なくとも１つの第１の制御入力に基づいてデジタル信号に変換するように構成される。方法５００におけるプログラマブルデジタルダウンコンバータは、デジタルフィードバック信号を、少なくとも１つの第２の制御入力に基づいてより低いサンプルレートへとフィードバック信号に変換するように構成される。ベースバンド処理部は、フィードバック信号に基づいて調整可能な事前歪み関数を用いて複素入力信号に基づいて事前歪みされたベースバンド信号を生成するように構成される。

方法５００は、基板又は回路盤上に局部発振器をマウントすることと、当該局部発振器をアナログ／デジタルコンバータとデジタル／アナログコンバータとに接続することと、をさらに含む。

方法５００は、基板又は回路盤上の、減衰器とアナログ／デジタルコンバータとの間又は減衰器の前段にアナログフィードバックフィルタをマウントすること、も含み得る。方法５００は、プログラマブルデジタルアップコンバータとプログラマブルデジタルダウンコンバータとを送信パス及びフィードバックパス以外の制御パスを介してベースバンド処理部に接続すること、を含み得る。制御パスは、ベースバンド処理部が少なくとも１つの第１の制御入力及び少なくとも１つの第２の制御入力をそれぞれプログラマブルデジタルアップコンバータ及びプログラマブルデジタルダウンコンバータに提供することを可能にするように構成される。

Ｓ５１０においてプログラマブルデジタルアップコンバータをマウントすることは、ベースバンド処理部とデジタル／アナログコンバータとの間の送信パス上に複素ベースバンドチューナ、デジタルアップサンプラ、複素チャネル選択フィルタ、及び直交変調器をマウントすること、を含み得る。

Ｓ５２０においてプログラマブルデジタルダウンコンバータをマウントすることは、直交復調器、複素チャネル選択フィルタ、デジタルダウンコンバータ、及び複素ベースバンドチューナをアナログ／デジタルコンバータとベースバンド処理部との間のフィードバックパスに沿ってマウントすること、を含み得る。あるいは、別の実施形態では、Ｓ５２０においてプログラマブルデジタルダウンコンバータをマウントすることは、アナログ／デジタルコンバータとベースバンド処理部との間のフィードバック経路に沿って直交復調器、多相フィルタ及び複素ベースバンドチューナをマウントすること、を含み得る。
先行する段落において言及されたコンポーネントをマウントすることは、半導体製造技術において既知であり及び用いられる任意及び全てのマウント技法を包含することが意図される。１つの特定のマウント技法が任意の他の技法よりも好適というわけではない。

提示された例示的な実施形態の特徴及び要素は特定の組合せにおいて説明されているが各特徴又は要素は、他の実施形態の他の特徴及び要素無しに単独で、又は本明細書に開示される他の特徴及び要素と共に若しくは無しに種々の組み合わせにおいて用いられることができる。

Claims (12)

1. 無線送信のための複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり動作可能な送信機（１００）であって、
   複素入力信号及びフィードバック信号を受信し、及び当該複素入力信号及び当該フィードバック信号に基づいて事前歪みされたベースバンド信号を出力するように構成されるベースバンド処理部（１１０）と、
   前記ベースバンド処理部（１１０）に接続され、並びに前記事前歪みされたベースバンド信号を受信し、及び、前記事前歪みされたベースバンド信号を、前記ベースバンド処理部（１１０）から受信される少なくとも１つの第１の制御入力に基づいて選択されるスペクトル内容を有するデジタル信号に変換するように構成されるプログラマブルデジタルアップコンバータ（１２０）と、
   前記プログラマブルデジタルアップコンバータ（１２０）に接続され、並びに前記デジタル信号を受信し、及び当該デジタル信号をアナログ信号に変換するように構成されるデジタル／アナログコンバータ（１３０）と、
   前記デジタル／アナログコンバータ（１３０）に接続され、並びに前記アナログ信号を受信し、及び前記周波数帯域のうちの選択される１つにおける周波数を有する成分のみを実質的に含むフィルタリングされたアナログ信号を出力するように構成されるアナログフィルタ（１５０）と、
   前記アナログフィルタ（１５０）に接続され、並びに前記フィルタリングされたアナログ信号を受信し、及び当該フィルタリングされたアナログ信号を増幅するように構成される電力増幅器（１６０）と、
   増幅された前記フィルタリングされたアナログ信号に対応するアナログフィードバック信号を受信し、当該アナログフィードバック信号をサンプリングし、及びデジタルフィードバック信号を出力するように構成されるアナログ／デジタルコンバータ（１８０）と、
   前記アナログ／デジタルコンバータ（１８０）と前記ベースバンド処理部（１１０）とに接続され、並びに、前記デジタルフィードバック信号を受信し、及び、当該デジタルフィードバック信号を、少なくとも１つの第２の制御入力に基づくより低いサンプルレートへと、前記ベースバンド処理部（１１０）に提供される前記フィードバック信号に変換するように構成されるプログラマブルデジタルダウンコンバータ（１９０）と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの第１の制御入力及び前記少なくとも１つの第２の制御入力は、前記複数の所定の周波数帯域のうちの選択された周波数帯域に関連付けられ、
   前記プログラマブルデジタルアップコンバータは、前記ベースバンド信号のサンプルレートをＮ倍（Ｎは２の累乗）にアップサンプリングするデジタルアップサンプラと、所望の出力サンプルレートが提供されるように前記ベースバンド信号のサンプルレートを変更する第１のレート変更フィルタと、を含み、前記第１のレート変更フィルタは、前記選択された周波数帯域に依存して前記ベースバンド信号のサンプルレートを前記出力サンプルレートへとブリッジし、
   前記プログラマブルデジタルダウンコンバータは、前記デジタルフィードバック信号のサンプルレートをＮ分の１にダウンサンプリングするデジタルダウンサンプラと、前記より低いサンプルレートが提供されるように前記デジタルフィードバック信号のサンプルレートを変更する第２のレート変更フィルタと、を含み、前記第２のレート変更フィルタは、前記選択された周波数帯域に依存して前記デジタルフィードバック信号のサンプルレートを前記より低いサンプルレートへとブリッジする、
   送信機。
2. 前記アナログ／デジタルコンバータに接続される減衰器であって、前記アナログフィードバック信号を減衰し、及び減衰されたアナログフィードバック信号を前記アナログ／デジタルコンバータに向けて送信するように構成される減衰器、
   をさらに備える、請求項１に記載の送信機。
3. クロック信号を前記デジタル／アナログコンバータと前記アナログ／デジタルコンバータとに提供するように構成される局部発振器、
   をさらに備える、請求項１に記載の送信機。
4. 前記アナログ／デジタルコンバータに接続され、及び前記アナログフィードバック信号をフィルタリングして、前記周波数帯域のうちの選択される１つの外側の周波数を有する成分を排除するように構成されるアナログフィードバックフィルタ、
   をさらに備える、請求項１に記載の送信機。
5. 前記フィードバック信号は、中間周波数信号である、請求項１に記載の送信機。
6. 前記フィードバック信号は、ベースバンド信号である、請求項１に記載の送信機。
7. 前記プログラマブルデジタルアップコンバータは、複素ベースバンドチューナ、複素チャネル選択フィルタ、及び直交変調器をさらに含む、請求項１に記載の送信機。
8. 前記プログラマブルデジタルダウンコンバータは、直交復調器、複素チャネル選択フィルタ、及び複素ベースバンドチューナをさらに含む、請求項１に記載の送信機。
9. 前記プログラマブルデジタルダウンコンバータは、直交復調器、多相フィルタ、及び複素ベースバンドチューナを含む、請求項１に記載の送信機。
10. 前記プログラマブルデジタルダウンコンバータは、多相フィルタ及び複素ベースバンドチューナを含む、請求項１に記載の送信機。
11. 無線送信のための複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり動作可能な送信機（１００）であって、
    １つ以上の複素ベースバンド入力信号を受信し、当該１つ以上の複素ベースバンド入力信号に対応する１つ以上の事前歪みされた信号を出力するように構成されるベースバンド処理部（１１０）と、
    前記ベースバンド処理部（１１０）に接続され、並びに前記ベースバンド処理部（１１０）から受信される少なくとも１つの第１の制御入力に基づいて前記１つ以上の複素ベースバンド入力信号の各々をデジタル的にアップコンバートし、アップコンバートされた当該信号をアナログ信号に変換し、当該アナログ信号を増幅し、及び増幅された前記アナログ信号を送信するように構成される１つ以上の送信信号パス（１０４）と、
    １つ以上の送信された前記信号に対応する少なくとも１つのアナログフィードバック信号を受信し、少なくとも１つの前記アナログフィードバック信号を固定されたサンプリングレートでデジタル信号に変換し、当該デジタル信号を少なくとも１つの第２の制御入力に基づくより低いサンプルレートへとデジタル的にダウンコンバートし、及びダウンコンバートされた当該信号を前記ベースバンド処理部に出力するように構成されるフィードバック信号パス（１０６）と、
    を備え、
    前記少なくとも１つの第１の制御入力及び前記少なくとも１つの第２の制御入力は、前記複数の所定の周波数帯域のうちの選択された周波数帯域に関連付けられ、
    前記１つ以上の複素ベースバンド入力信号の前記アップコンバートは、前記複素ベースバンド入力信号のサンプルレートをＮ倍（Ｎは２の累乗）にアップサンプリングすることと、所望の出力サンプルレートが提供されるように前記複素ベースバンド入力信号のサンプルレートを変更することと、を含み、当該サンプルレートの変更は、前記選択された周波数帯域に依存して前記複素ベースバンド入力信号のサンプルレートを前記出力サンプルレートへとブリッジすることを含み、
    前記デジタル信号の前記ダウンコンバートは、前記デジタル信号のサンプルレートをＮ分の１にダウンサンプリングすることと、前記より低いサンプルレートが提供されるように前記デジタル信号のサンプルレートを変更することと、を含み、当該サンプルレートの変更は、前記選択された周波数帯域に依存して前記デジタル信号のサンプルレートを前記より低いサンプルレートへとブリッジすることを含む、
    送信機。
12. 無線送信のための複数の所定の周波数帯域を含む広い範囲の周波数にわたり信号をブロードキャストする方法（４００）であって、当該方法は、
    事前歪みされたベースバンド信号を生成すること（Ｓ４０５）と、
    前記事前歪みされたベースバンド信号をデジタル的にアップコンバートして、当該事前歪みされたベースバンド信号を少なくとも１つの第１の制御入力に基づいて選択されるスペクトル内容を有するデジタル信号に変換すること（Ｓ４１０）と、
    前記デジタル信号をアナログ信号に変換すること（Ｓ４２０）と、
    前記周波数帯域のうちの選択される１つにおける周波数を有する成分のみを実質的に含むように前記アナログ信号をフィルタリングすること（Ｓ４３０）と、
    フィルタリングされた前記アナログ信号を増幅すること（Ｓ４４０）と、
    増幅されたフィルタリングされた前記アナログ信号に対応するアナログフィードバック信号をデジタルフィードバック信号に変換すること（Ｓ４５０）と、
    前記デジタルフィードバック信号を少なくとも１つの第２の制御入力に基づくより低いサンプルレートへとダウンコンバートしてフィードバック信号を出力すること（Ｓ４６０）と、
    を含み、
    前記事前歪みされたベースバンド信号は、前記フィードバック信号に基づいて調整可能な事前歪み関数を用いて複素入力信号から生成され、
    前記少なくとも１つの第１の制御入力及び前記少なくとも１つの第２の制御入力は、前記複数の所定の周波数帯域のうちの選択された周波数帯域に関連付けられ、
    前記ベースバンド信号の前記アップコンバートは、前記ベースバンド信号のサンプルレートをＮ倍（Ｎは２の累乗）にアップサンプリングすることと、所望の出力サンプルレートが提供されるように前記ベースバンド信号のサンプルレートを変更することと、を含み、当該サンプルレートの変更は、前記選択された周波数帯域に依存して前記ベースバンド信号のサンプルレートを前記出力サンプルレートへとブリッジすることを含み、
    前記デジタルフィードバック信号の前記ダウンコンバートは、前記デジタルフィードバック信号のサンプルレートをＮ分の１にダウンサンプリングすることと、前記より低いサンプルレートが提供されるように前記デジタルフィードバック信号のサンプルレートを変更することと、を含み、当該サンプルレートの変更は、前記選択された周波数帯域に依存して前記デジタルフィードバック信号のサンプルレートを前記より低いサンプルレートへとブリッジすることを含む、
    方法。

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