JP6119735B2 - 送信装置および送信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、送信装置および送信方法に関し、主として、無線通信で使用され、複数のキャリア周波数帯のRF(Radio Frequency)信号を送信する送信装置および送信方法に関する。
無線通信で使用される送信装置においては、送信するRF信号を増幅する電力増幅器(PA:Power Amplifier)が、送信装置の構成要素の中でも特に電力を消費する。そのため、送信装置の開発においては、電力増幅器(PA)の電力効率改善が重要課題とされている。近年の通信規格は、スペクトル効率改善のために線形変調が主流になっている。この線形変調は、信号歪に対する要求が厳しい。
そこで、電力増幅器(PA)においては、線形性を維持するために、瞬時最大出力(ピーク)電力が飽和出力電力以下になるように、平均出力電力が設定される。すなわち、電力増幅器(PA)においては、増幅する信号のピーク電力と平均電力との比(Peak-to-Average Ratio、以下、PARと略称する)が大きい値を持つ場合ほど、線形性維持のために、平均出力電力を飽和出力電力から一層低く設定することが必要である。
しかしながら、一般に、電力増幅器(PA)は、平均出力電力を飽和出力電力から低い比率に下げるほど、電力増幅器(PA)へ供給される供給電力と電力増幅器(PA)から取り出される出力電力との比(電力効率)が低下する性質を持つ。電力効率の低下は、省エネ化に反する問題である。
RF信号のPARは、通信規格毎に固有の値を有している。近年用いられているCDMA(Code Division Multiple Access)、WLAN(Wireless Local Area Network)、地上デジタル放送、LTE(Long Term Evolution)などの高速無線通信においては、PARはおよそ数dBから十数dBという大きな値となる。このようなPARの大きさが、電力増幅器(PA)の電力効率を大きく低下させる要因となっている。
電力増幅器(PA)において、平均出力電力を低く設定した場合の電力効率の低下の問題を解決するため、ポーラ変調技術が近年盛んに研究されている。
図1は、ポーラ変調技術の一種であるEnvelope Tracking(ET)方式の電力増幅器の例である。
ET方式では、ポーラ変調器411の入力端子401に送信信号データを入力し、ポーラ変調器411の出力端子402に送信信号データの振幅成分信号403を出力し、ポーラ変調器411の出力端子407に送信信号データの振幅成分及び位相成分を搬送波に載せたRF変調信号408を出力する。ポーラ変調器411は、振幅成分信号403とRF変調信号408の出力タイミングを個別に所望値に設定できる機能も備えている。
電源変調器404は、振幅成分信号403を増幅した振幅成分信号405を出力し、振幅成分信号405によってRF−PA(Radio Frequency Power Amplifier)406の電源端子409の変調を行う。ポーラ変調器411の出力端子407に出力されたRF変調信号408はRF−PA406に入力される。RF−PA406の出力端子412には、送信信号データの振幅成分及び位相成分が搬送波に載り且つ増幅されたRF変調信号410が出力される。
上記のET方式では、RF変調信号410の振幅に合わせてRF−PA406の電源端子409の電圧を制御する。特にRF変調信号410が低出力電力である場合は、それに合わせてRF−PA406の電源端子409の電圧を低下させるので、低出力時に電源変調器404からRF−PA406への供給電力を必要最低限の量に抑制し、無駄な消費電力を抑制する事ができる。
一方で、近年の通信規格においては、さらなる高速無線通信の実現に向けて、非特許文献1においても示されているように、断片化した複数の帯域を集めて利用するCarrier Aggregation(CA)技術が用いられている。このCA技術においては、複数の帯域を束ねることによって、広帯域を確保し、伝送速度を高速化することができる。
また、各キャリア周波数が大きく離れた(各キャリア周波数の差Δfが各キャリアのRF信号の変調帯域幅fBBよりも十分に大きい)Inter-band Non-contiguous CAモードにおいては、伝播特性の異なる複数のキャリア周波数で同時に通信することによって、通信の安定性を向上させることができる。また、CA技術を適用することによって、複数の事業者が断続的に帯域を割り当る場合や、複数の事業者が帯域を共用する場合にも、これに対応した通信を行うことができる。
上記CA技術を用いた無線通信システムでは、複数の帯域(バンド)のRF信号を送信する送信装置および送信方法が必要となる。そのような送信装置においても、電力効率の改善が求められる。
図2は、特許文献1に無線通信機として開示された送信装置の機能構成図である。図2の送信装置は、複数の帯域のRF信号を送信する機能とともに、ポーラ変調技術の適用により電力効率を改善する機能も備えている。
具体的には、図2に示された送信装置においては、変調信号発生器61により発生させた変調信号は、ポーラ制御部62において直交座標系の信号から極座標系の信号に変換され、位相情報を持つPM信号と振幅情報を持つAM信号とに分離される。分離されたPM信号は、PM制御部63により、周波数発生器11に対する位相変調に用いられる。同様にAM信号は、電源変調器64により、PA21及び31に対する電源変調に用いられる。すなわち、PA21及びPA31の出力電力の増減に応じて、電源変調器64からPA21及びPA31への供給電力も増減させるポーラ変調技術が適用される。これにより、平均出力電力を低く取った高バックオフ状態においても電力効率の低下が抑制される。
また、図2に示された送信装置においては、PA21が設けられたGSM(Global System for Mobile Communications)信号経路20と、PA31が設けられたUMTS(Universal Mobile Telecommunications System)信号経路30と、を切り替えるパス選択スイッチ14および41が備えられている。PA21はキャリア周波数fc1の無線通信システム(GSM)のRF信号を、PA31はキャリア周波数fc2の無線通信システム(UMTS)のRF信号を、それぞれ増幅する。キャリア周波数fc1の無線通信システムで通信を行なう場合は、コントローラ15からの制御信号により、PA21がRF信号を入力及び出力するようにパス選択スイッチ14及び41が切り替えられる。また、キャリア周波数fc2の無線通信システムで通信を行なう場合は、コントローラ15からの制御信号により、PA31がRF信号を入力及び出力するようにパス選択スイッチ14及び41が切り替えられる。
図2に示された送信装置は、2つの所望周波数成分fc1及びfc2を同時に出力するCA技術に対応していないが、時間的に周波数成分fc1及びfc2を切り替えて片方の周波数に対する動作を行うマルチバンド動作の機能を備えている。
図2に示された送信装置と同じく、使用バンド数と同数のPAを用意し、バンド毎に各PAを割り当て、PAの入力側もしくは出力側にバンド選択スイッチを設置し、使用中のバンドに対応するPAがRF信号を入力ないし出力するようにバンド選択スイッチを切り替え、各PAに電源からの供給電力を制御するポーラ変調技術を適用し、平均出力電力を低く設定した場合でも電力効率を高く維持するようにした技術は、特許文献2〜5においても開示されている。
三木信彦他、"LTE-Advancedにおける広帯域化を実現するCarrier Aggregation",NTT DoCoMoテクニカルジャーナル,Vol.18,No.2
P.Colantonio,et.al. ,"A Design Technique for Concurrent Dual-Band Harmonic Tuned Power Amplifier," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,vol.56,no.11,pp.2545−2555,2008
S.Kousai,et.al. ,"An Octave-Range,Watt-Level,Fully-Integrated CMOS Switching Power Mixer Array for Linearization and Back-Off-Efficiency Improvement," IEEE Journal of Solid-State Circuits,vol.44,no.12,pp.3376−3392,2009
P.Saad,et.al. ,"Design of a Highly Efficient 2−4GHz Octave Bandwidth GaN-HEMT Power Amplifier," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol.58, no.7, pp.1677−1685,2010
F.Wang,et.al. ,"An Improved Power-Added Efficiency 19-dBm Hybrid Envelope Elimination and Restoration Power Amplifier for 802.11g WLAN Applications,"IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol.54, no.12, pp.4086−4099,2006
安藤繁、"電子回路 基礎からシステムまで", 培風館
しかし、特許文献1〜5に記載の技術の場合、使用バンド数と同数の電力増幅器を設置する必要がある。この事は、特に使用バンド数の多い無線通信システムにおいて、送信装置の回路サイズとコストの増大という問題の原因となる。
そこで、本発明の目的は、上述の課題を解決することができる送信装置および送信方法を提供することにある。
本発明の送信装置は、
電源変調信号および送信する複数のキャリア周波数帯のRF(Radio Frequency)信号を発生させるポーラ変調器と、
前記ポーラ変調器からの前記RF信号を増幅する電力増幅器と、
前記ポーラ変調器からの前記電源変調信号を増幅した信号で前記電力増幅器の電源端子を変調する電源変調器と、を備え、
前記電源変調信号は、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を引数とする関数で設定されることを特徴とする。
電源変調信号および送信する複数のキャリア周波数帯のRF(Radio Frequency)信号を発生させるポーラ変調器と、
前記ポーラ変調器からの前記RF信号を増幅する電力増幅器と、
前記ポーラ変調器からの前記電源変調信号を増幅した信号で前記電力増幅器の電源端子を変調する電源変調器と、を備え、
前記電源変調信号は、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を引数とする関数で設定されることを特徴とする。
また、本発明の送信方法は、
複数のキャリア周波数帯のRF信号を発生させて電力増幅器を介して送信する送信装置による送信方法であって、
前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を検知するステップと、
検知した前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を引数とする関数として電源変調信号を設定するステップと、
電源変調器から出力される前記電源変調信号によって、前記電力増幅器の電源端子を変調するステップと、を有することを特徴とする。
複数のキャリア周波数帯のRF信号を発生させて電力増幅器を介して送信する送信装置による送信方法であって、
前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を検知するステップと、
検知した前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を引数とする関数として電源変調信号を設定するステップと、
電源変調器から出力される前記電源変調信号によって、前記電力増幅器の電源端子を変調するステップと、を有することを特徴とする。
本発明による送信装置および送信方法によれば、単一の電力増幅器で複数のキャリア周波数帯のRF信号を同時に増幅し、かつ単一の電源変調器で電力増幅器の電源端子を変調するため、送信装置の回路サイズとコストとを削減することができるという効果を奏する。
以下、本発明による送信装置および送信方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以降に示す各図面において、同一または相当部分の部位については、同一符号を付して示すこととし、その説明は繰り返さないことにする。
(本発明の概要)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の概要をまず説明する。
(本発明の概要)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の概要をまず説明する。
本発明は、信号発生器により発生された複数の周波数の信号を同時に増幅することが可能なCA(Carrier Aggregation)技術に対応した電力増幅器を備えた送信装置を実現することを主要な特徴としている。
すなわち、本発明の送信装置は、電源変調信号および送信する複数のキャリア周波数帯のRF(Radio Frequency)信号を発生させるポーラ変調器と、ポーラ変調器からのRF信号を増幅する電力増幅器と、ポーラ変調器からの電源変調信号を増幅した信号で電力増幅器の電源端子を変調する電源変調器と、を備え、電源変調信号は、電力増幅器から出力される各キャリア周波数帯のRF信号の電力を引数とする関数として設定されることを主要な特徴としている。
このように、本発明の送信装置においては、一つの電力増幅器で複数のキャリア周波数帯のRF信号を同時に増幅するため、増幅するキャリア周波数のRF信号の数によらず、電力増幅器の数は一つでよい。さらに、本発明の送信装置においては、一つの電力増幅器しか用いないため、電源変調器も一つで良い。したがって、本発明の送信装置においては、特許文献1〜5に記載の送信装置に比べて、より少ない数の電力増幅器および電源変調器によって高電力効率の送信装置を構成することができるため、回路サイズとコストとを削減することができる。
また、本発明の送信装置においては、一つの電力増幅器で複数のキャリア周波数帯のRF信号を同時に増幅するため、電力増幅器の入力ないし出力に使用周波数帯を切り替えるためのスイッチを設置する必要が無い。したがって、本発明の送信装置においては、このようなスイッチの設置により回路サイズとコストが増大したり、スイッチの挿入損失により送信装置全体の電力効率が低下したりすることを回避することができる。
また、本発明の送信装置においては、複数のキャリア周波数帯のRF信号を同時に増幅し同時に出力することが可能である。したがって、本発明の送信装置においては、CA技術への対応が可能である。
(第一の実施の形態)
図3は、本発明による第一の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。図3に示す第一の実施の形態における送信装置は、ポーラ変調器601と、電源変調器602と、電力増幅器603と、カプラ604と、を少なくとも含んで構成される。ポーラ変調器601と電源変調器602とは端子607を介して接続されている。電源変調器602と電力増幅器603とは端子608を介して接続されている。ポーラ変調器601と電力増幅器603とは端子605を介して接続されている。カプラ604は電力増幅器603の出力側に設置されている。カプラ604とポーラ変調器601は端子609を介して接続されている。
(第一の実施の形態)
図3は、本発明による第一の実施の形態における送信装置のブロック構成を示すブロック構成図である。図3に示す第一の実施の形態における送信装置は、ポーラ変調器601と、電源変調器602と、電力増幅器603と、カプラ604と、を少なくとも含んで構成される。ポーラ変調器601と電源変調器602とは端子607を介して接続されている。電源変調器602と電力増幅器603とは端子608を介して接続されている。ポーラ変調器601と電力増幅器603とは端子605を介して接続されている。カプラ604は電力増幅器603の出力側に設置されている。カプラ604とポーラ変調器601は端子609を介して接続されている。
ポーラ変調器601は、互いに異なるキャリア周波数fc1、fc2、…、fcnをそれぞれ有するRF信号6211、6212、…、621nを同時に発生させ、端子605に出力する。RF信号6211、6212、…、621nは、端子605を介して電力増幅器603に入力される。電力増幅器603は、入力のRF信号6211、6212、…、621nを増幅し、キャリア周波数fc1、fc2、…、fcnのRF信号6221、6222、…、622nとして、カプラ604を経由して端子606に出力する。
なお、本実施の形態においては、電力増幅器603として、複数のキャリア周波数fc1、fc2、…、fcnに対応して設計された、マルチバンド電力増幅器を用いることが望ましい。例えば、電力増幅器603には、前述の非特許文献の項に記載の非特許文献2において開示されているような、2つ以上の周波数で入出力の整合設計を行った電力増幅器を用いても良い。
もしくは、電力増幅器603には、キャリア周波数fc1からfcnまでの周波数範囲をカバーするような広帯域の電力増幅器を用いても良い。広帯域の電力増幅器の構成は、例えば、前述の非特許文献の項に記載の非特許文献3または非特許文献4等に開示されている構成を採用しても良い。
カプラ604は、電力増幅器603から出力されるRF信号6221、6222、…、622nを分岐して、キャリア周波数fc1、fc2、…、fcnのRF信号6251、6252、…、625nとして端子609に出力する。RF信号6221、6222、…、622nの損失を抑制するため、カプラ604で分岐されるRF信号6251、6252、…、625nの電力は低い方が望ましい。RF信号6251、6252、…、625nは、端子609を経由してポーラ変調器601に入力される。ポーラ変調器601は、入力されたRF信号6251、6252、…、625nに基づいて、RF信号6221、6222、…、622nのそれぞれの瞬時電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を検知する。
ポーラ変調器601は、電源変調信号623を端子607に出力する。電源変調信号623の電圧波形VAM_IN(t)は、ポーラ変調器601において検知されたRF信号6221、6222、…、622nの瞬時電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を引数とする関数として定められる。
端子607に出力された電源変調信号623は、電源変調器602において増幅されて、電源変調信号624として端子608に出力される。電力増幅器603の電源電圧は、電源変調信号624の電圧波形VAM_OUT(t)によって変調される。電源変調信号624の電圧波形VAM_OUT(t)もまた、RF信号6221、6222、…、622nの瞬時電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を引数とする関数として定められる。
したがって、本実施の形態では、電力増幅器603から出力されるRF信号6221、6222、…、622nの瞬時電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)が低下した時に、電源変調信号624の電圧波形VAM_OUT(t)を低下させて電源変調器602から電力増幅器603への電力供給を抑える事で、電力増幅器603および送信装置全体の消費電力を抑制し、電力効率を改善させる事ができる。
前述の非特許文献の項に記載の非特許文献5等において開示されているように、一般に電源変調器の出力電圧波形の帯域が広くなると、電源変調器の効率低下や出力信号誤差の増大といった問題が生じる。そのため、非特許文献5に代表される現行技術で実現できる電源変調器の動作帯域は、数十MHz以下に限定されている。
LTE-Advancedを含む現行の無線通信システムにおいて、一つのキャリア周波数のRF信号の変調帯域幅fBBは、最大で20MHzである。一方、例えばLTE-Advancedで用いられるInter-band Non-contiguous CAモードではキャリア周波数を800MHzと2GHz帯に設定する場合があり、このように、各キャリア周波数の差Δfは1GHz以上に取られる事もある。
本実施の形態では、上記のとおり電源変調信号624の出力電圧波形VAM_OUT(t)は、RF信号6221、6222、…、622nの瞬時電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を引数とする関数である。そして、瞬時電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)の帯域は、各RF信号6221、6222、…、622nの変調帯域幅fBBと同程度であり、各キャリア周波数の差Δfと無関係に定まる。したがって、本実施の形態において、電源変調器602に必要な動作帯域は、各キャリア周波数の差Δfの大きさに依存せず、各RF信号6221、6222、…、622nの変調帯域幅fBBと同程度となる。非特許文献5に代表される現行技術により、電源変調器602に要求される動作帯域(最大20MHz)よりも高い動作帯域(数十MHz)を実現できる。非特許文献5に代表される現行技術による電源変調器が、電源変調器602の望ましい実施の形態である。
ポーラ変調技術において、電力増幅器603の入力端子605におけるRF信号6211、6212、…、621nと、電源増幅器603の電源端子608における電源変調信号624の送信タイミングに同期ずれが有ると、電力増幅器603の出力端子606におけるRF信号6221、6222、…、622nに信号歪が発生する。そこで、RF信号6221、6222、…、622nの信号歪を最小化するように、ポーラ変調器601から出力されるRF信号6211、6212、…、621nと電源変調信号624の送信タイミングを設定する事が望ましい。
次に、本実施の形態における、電源変調信号624の出力電圧波形VAM_OUT(t)の望ましい設定手法について、以下の説明を通じて開示する。なお、説明の簡略化のため、キャリア周波数がfc1とfc2との2つである場合について最初に開示する。
電力増幅器603として、800MHz/2GHzの両キャリア周波数に対応したデュアルバンド電力増幅器(PA)を用いる場合を例にとって説明する。図4は、図3の電力増幅器603の一例としたデュアルバンド電力増幅器(PA)の入出力電力特性を示す特性図である。なお、ここでは、キャリア周波数fc1を800MHz、キャリア周波数fc2を2GHzとしている。また、電力増幅器603の電源電圧(=電源変調器602の出力電圧VAM_OUT)は1.8Vに設定されている。
図4の特性図においては、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211のみを入力した時の電力増幅器603の入出力電力特性と、キャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212のみを入力した時の電力増幅器603の入出力電力特性とがそれぞれ示されている。図4の特性図に示されているように、ここで説明する電力増幅器603は、キャリア周波数fc1のRF信号6211の入力時と、キャリア周波数fc2のRF信号6212の入力時との双方で、ほぼ同程度の飽和出力電力が得られるように設計されている。
図5は、図3の電力増幅器603の一例とした上記デュアルバンド電力増幅器(PA)にキャリア周波数が異なる2つのRF信号を同時に入力した場合の飽和時における出力信号の電力特性を示す特性図である。すなわち、図5は、図3の電力増幅器603の一例とした上記デュアルバンド電力増幅器(PA)において、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212とを同時に入力した場合の、飽和時におけるキャリア周波数f1のRF信号6221の出力電力Pout1およびキャリア周波数f2のRF信号6222の出力電力Pout2をプロットしたグラフである。なお、図5の特性図においては、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211の入力電力Pin1とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212の入力電力Pin2との電力差分ΔPin=Pin1−Pin2(dB)を変えて、電力増幅器603の飽和時の出力電力をプロットしている。また、図5の特性図において、電力増幅器603の電源電圧(=電源変調器602の出力電圧VAM_OUT)は1.8Vに設定されている。
入力電力の電力差分ΔPinを変えて、キャリア周波数fc1のRF信号6211およびキャリア周波数fc2のRF信号6212の入力電力の比率を変えた場合、その比率の変化に応じて、飽和時のキャリア周波数fc1のRF信号6221およびキャリア周波数fc2のRF信号6222の出力電力も変化する。ここで、この事例における電力増幅器603は、キャリア周波数fc1のRF信号6211のみを入力した場合と、キャリア周波数fc2のRF信号6212のみを入力した場合との双方において、電力増幅器603の飽和時における出力電力がほぼ同一値の飽和出力電力Psatを取るように設計されている。
かくのごとく、単一のRF信号入力時の飽和出力電力がキャリア周波数の如何によらず同一値Psatを取る電力増幅器の場合は、図5に示すように、キャリア周波数fc1のRF信号6211およびキャリア周波数fc2のRF信号6212の双方を同時入力し、その入力電力の差分ΔPinを変えた場合においても、飽和時のRF信号の出力電力合計値(Pout1+Pout2)は、飽和出力電力Psatになって、単一RF信号入力時からは変動しない、という結果が得られる。
この結果は、互いに大きく離れた複数のキャリア周波数のRF信号を同時に電力増幅器に入力する場合(Inter-band Non-contiguous CAモード)において、各キャリア周波数のRF信号の入力電力の差分ΔPinによらず、RF信号の出力電力の合計値が電力増幅器(PA)の飽和条件を定めるということ、すなわち、RF信号の出力電力合計値(Pout1+Pout2)が飽和出力電力Psatに達した時点で電力増幅器が飽和すること、を示している。
図6は、電力増幅器603の電源電圧(=電源変調器602の出力電圧VAM_OUT)を0.9Vに設定して、図5と同じくキャリア周波数が異なる2つのRF信号(fc1=800MHzおよびfc2=2GHz)を電力増幅器603に同時に入力した場合の飽和時における出力信号の電力特性を示す特性図である。図6で示したVAM_OUT=0.9Vの場合においても、図5で示したVAM_OUT=1.8Vの場合と同じく、各キャリア周波数のRF信号の入力電力の差分ΔPinによらず、RF信号の出力電力合計値(Pout1+Pout2)が飽和出力電力Psatに達した時点で電力増幅器が飽和する、という結果が得られている。
図5と図6で示した特性図によれば、電力増幅器603の飽和出力電力Psatは、各キャリア周波数のRF信号の入力電力の差分ΔPinに対して依存しない一定値となる。ただし、電力増幅器603の飽和出力電力Psatは、電力増幅器603の電源電圧(=電源変調器602の出力電圧VAM_OUT)の値に対して依存性を示す。
図7は、図5および図6と同じくキャリア周波数が異なる2つのRF信号(fc1=800MHzおよびfc2=2GHz)を電力増幅器603に同時に入力した場合において、電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電力増幅器603の電源電圧(=電源変調器602の出力電圧VAM_OUT)の関係をプロットしたグラフである。図7では、実際の電力増幅器603の飽和出力電力Psatを実線で示している。また、図7では、破線でPsat∝VAM_OUT 2の関係式によるフィッティングを示している。図7の特性図から、キャリア周波数が異なる2つのRF信号(fc1=800MHzおよびfc2=2GHz)を電力増幅器603に同時に入力した場合において、電力増幅器603の飽和出力電力Psatと、電力増幅器603の電源電圧(=電源変調器602の出力電圧VAM_OUT)の間には、
という関係がある事が示されている。
ポーラ変調技術では、所望出力電力が飽和電力と常に一致するように電源電圧を制御する事で、出力電力の変動によらず高電力効率の飽和状態を常に実現している。したがって、本実施の形態においても、電力増幅器603が常に飽和状態になるように電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)を設定する事が望ましい。これまでの説明で得た、飽和出力電力PsatはRF信号の出力電力合計値(Pout1+Pout2)で定まるという結果および式(1)の結果から、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)の望ましい設定は、RF出力信号6221および6222の瞬時電力Pout1(t)およびPout2(t)を用いて、以下の式(2)で与えられる。
式(2)において、Cは比例定数である。比例定数Cを小さく取り電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを低く設定すると、利得が低下するものの、電力効率が向上する傾向がある。逆に、比例定数Cを大きく取り電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを高く設定すると、電力効率が低下するものの、利得が向上する傾向がある。所望の特性に合わせて、比例定数Cを設定する事が望ましい。
以下、一つの例として、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212を電力増幅器603に同時に入力し、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)を式(2)で設定した場合の電力増幅器603の特性を通じて、本実施の形態の効果を示す。
電力増幅器603の特性を得る条件として、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211の入力電力Pin1とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212の入力電力Pin2との電力差分ΔPin=Pin1−Pin2(dB)を−6dBに設定した。また、式(2)に従い、電力増幅器603から出力されるRF信号6221および6222の電力合計値(Pout1+Pout2)に対し、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)を図8のように設定した。なお、図8において、比例定数C(=12.7V/W1/2)は、利得と電力効率が共に許容範囲内になるように選択したものであるとする。図8の条件における電力増幅器603の電力効率ηと、電力増幅器603から出力されるRF信号6221および6222の電力Pout1およびPout2は、図9において示される。ここで、電力効率ηは、電源変調器602から電力増幅器603に向けて供給される電力PAMと、RF信号6221および6222の電力Pout1およびPout2を用いて、式(3)のように定義される。
図9で示されているとおり、RF信号6221および6222の電力Pout1およびPout2を約10dB低下させても、電力増幅器603の電力効率ηはほぼ一定値に保たれている。
図9の結果を得た条件から、RF信号6211の入力電力Pin1とRF信号6212の入力電力Pin2との電力差分ΔPin=Pin1−Pin2(dB)を−6dBから+18dBに変更した場合における、電力増幅器603の特性が図10において示される。図9のΔPin=−6dBの場合と同じく、図10のΔPin=+18dBの場合においても、RF信号6221および6222の電力Pout1およびPout2を約10dB低下させた場合において、電力増幅器603の電力効率ηはほぼ一定値に保たれている。上記のとおり、本実施の形態においては、電力増幅器603に入力される各キャリア周波数のRF信号の電力差分ΔPinの値によらず、電力増幅器603のRF出力電力の低下時において、電力増幅器603の電力効率ηを高効率に保つ事ができる。
比較対象として、図8で示した電力増幅器603の電源電圧制御を行わず、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを一定値(2.4V)に設定した場合の、電力増幅器603の特性を図11および図12に示す。電力増幅器603の特性を得る条件として、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211の入力電力Pin1とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212の入力電力Pin2との電力差分ΔPinを、図11においてΔPin=−6dB、図12においてΔPin=+18dBに設定している。図11および図12において、RF信号6221および6222の電力Pout1およびPout2が10dB低下した場合、電力効率ηは最大値の約1/3にまで低下する。図11および図12で示すように、電源電圧制御を行わない場合、電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下に伴い、電力効率ηは大きく低下する。図9および図10で示した本実施の形態で提案した電源電圧制御を用いた場合の電力効率と、図11および図12で示した電源電圧制御を用いない場合の電力効率の比較により、本実施の形態の電源電圧制御により電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下時の電力効率が改善している事は明確である。
図10の結果を得た場合と同条件、すなわち図8で示した電力増幅器603の電源電圧制御を行い、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211の入力電力Pin1とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212の入力電力Pin2との電力差分ΔPinを+18dBとした場合の、各キャリア周波数における電力利得G1およびG2を図13に示す。本実施の形態では、電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下に伴い、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを低下させるが、この電源電圧VAM_OUTの低下により電力利得G1およびG2が低下する傾向が見られる。
上記式(2)による電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)は、電力増幅器603に2つのキャリア周波数のRF信号6211および6212が入力された場合の望ましい設定である。電力増幅器603に2つ以上のキャリア周波数のRF信号6211、6212、…、621nが入力された場合における電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)の望ましい設定は、RF出力信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を用いて、以下の式(4)のように拡張される。
(第一の実施の形態の第一の変形例)
図14は、本発明による第一の実施の形態の第一の変形例における、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTの設定を示す図である。電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下時における電力利得G1およびG2の低下を抑制するため、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを例えば図14のように設定してもよい。図14では、以下の式(5)のように電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTが設定されている。
図14は、本発明による第一の実施の形態の第一の変形例における、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTの設定を示す図である。電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下時における電力利得G1およびG2の低下を抑制するため、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを例えば図14のように設定してもよい。図14では、以下の式(5)のように電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTが設定されている。
すなわち、Pout1(t)+Pout2(t)>(Vth/C)2を満たす期間において電源電圧VAM_OUTはC√Pout1(t)+Pout2(t)に設定され、Pout1(t)+Pout2(t)<(Vth/C)2を満たす期間において電源電圧VAM_OUTはVthに設定される。
なお、C√Pout1(t)+Pout2(t)=Vthの場合は、上段の式と下段の式とで同じ値となるため、どちらの式を適用しても良い。
図14および式(5)の電源電圧VAM_OUTの設定では、電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下時に電源電圧VAM_OUTをしきい値Vthより低下させないようにする事で、電源電圧VAM_OUTの低下による電力増幅器603の電力利得G1およびG2の低下を抑制する。
図14および式(5)の電源電圧VAM_OUTの設定で電源電圧制御を行った場合の、電力増幅器603の特性を図15および図16に示す。電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下時において電源電圧VAM_OUTを一定値Vthに保つため、図15で示すように電力効率ηは若干の低下を示すものの、図16で示すように低出力時の電力利得G1およびG2の低下を抑制できている。
(第一の実施の形態の第二の変形例)
図17は、本発明による第一の実施の形態の第二の変形例における、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTの設定を示す図である。電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下時における電力利得G1およびG2の低下を抑制するため、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを例えば図17のように設定してもよい。図17では、以下の式(6)のように電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTが設定されている。
(第一の実施の形態の第二の変形例)
図17は、本発明による第一の実施の形態の第二の変形例における、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTの設定を示す図である。電力増幅器603のRF出力電力Pout1およびPout2の低下時における電力利得G1およびG2の低下を抑制するため、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを例えば図17のように設定してもよい。図17では、以下の式(6)のように電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTが設定されている。
なお、中段の式は、C2√Pth2とC1√Pth1とが同じ値になることを示している。
また、Pout1(t)+Pout2(t)=Pth2の場合は、上段の式と中段の式とで同じ値となるため、どちらの式を適用しても良い。また、Pout1(t)+Pout2(t)=Pth1の場合は、中段の式と下段の式とで同じ値となるため、どちらの式を適用しても良い。
図17および式(6)の電源電圧VAM_OUTの設定では、しきい値電力Pth2以下の低出力電力時における比例定数C2の値を、しきい値電力Pth1以上の高出力電力時における比例定数C1の値以上に設定する事が望ましい実施の形態である。このような比例定数C1およびC2の設定により、図8で示した単一の比例係数Cを用いる場合に比べてしきい値電力Pth2以下の低出力電力時における電源電圧VAM_OUTが若干高められ、低出力電力時の電力利得を若干引き上げる事ができる。また、しきい値電力Pth2以下の低出力電力時においても電源電圧VAM_OUTの制御が行われる事で、低出力電力時の電力効率ηの低下をある程度抑制できる。
図17および式(6)の電源電圧VAM_OUTの設定で電源電圧制御を行った場合の、電力増幅器603の特性を図18および図19に示す。図19で示すように、しきい値Pth2(=9.4dBm)以下の低出力時において、電力利得の低下は抑制されている。この電力利得の低下は、しきい値電力Pth2以下の低出力電力時における比例定数C2の値を高めて電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTを上げる事で実現されている。また、図18で示すように、しきい値電力Pth1(=11.4dBm)からPth2(=9.4dBm)にかけて電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTの比例係数をC1(=12.7V/W1/2)からC2(=16.0V/W1/2)に切り替えているため、同電力範囲(=9.4dBm〜11.4dBm)において電力効率ηに変動が生じているものの、電力増幅器603の電源電圧VAM_OUTの制御の効果でどの電力範囲においても概ね高い電力効率が維持されている。
図17および式(6)の電源電圧VAM_OUTの設定では、2つの比例係数C1およびC2を電力範囲毎に切り替えているが、3つ以上の比例係数を電力範囲毎に切り替えてもよい。
(第一の実施の形態の第三の変形例)
電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電源変調器602の出力電圧VAM_OUTの関係が式(1)で与えられる場合において、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)の望ましい設定は式(4)で与えられる。より一般に、電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電源変調器602の出力電圧VAM_OUTの関係が式(7)のように関数fで与えられる場合、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)の望ましい設定は関数fの逆関数h(=f−1)を用いて式(8)で与えられる。
(第一の実施の形態の第三の変形例)
電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電源変調器602の出力電圧VAM_OUTの関係が式(1)で与えられる場合において、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)の望ましい設定は式(4)で与えられる。より一般に、電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電源変調器602の出力電圧VAM_OUTの関係が式(7)のように関数fで与えられる場合、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)の望ましい設定は関数fの逆関数h(=f−1)を用いて式(8)で与えられる。
上記関数hは、電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電源変調器602の出力電圧VAM_OUTの関係を測定する事で定める事ができる。もしくは、前記関数hとして、図14および式(5)で示した関数を用いてもよく、図17および式(6)で示した関数を用いてもよい。すなわち、所望の電力効率や利得が得られるように、関数hは任意に設定してもよい。
(第一の実施の形態の第四の変形例)
図20は、図3の電力増幅器603の一例とした上記デュアルバンド電力増幅器(PA)において、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212とを同時に入力した場合の、飽和時におけるキャリア周波数fc1のRF信号6221の出力電力Pout1と、キャリア周波数fc2のRF信号6222の出力電力Pout2との関係を示したグラフである。図20は、図5と同一のデータを用い、グラフの表示の仕方を変えている。
(第一の実施の形態の第四の変形例)
図20は、図3の電力増幅器603の一例とした上記デュアルバンド電力増幅器(PA)において、キャリア周波数fc1=800MHzのRF信号6211とキャリア周波数fc2=2GHzのRF信号6212とを同時に入力した場合の、飽和時におけるキャリア周波数fc1のRF信号6221の出力電力Pout1と、キャリア周波数fc2のRF信号6222の出力電力Pout2との関係を示したグラフである。図20は、図5と同一のデータを用い、グラフの表示の仕方を変えている。
図20のグラフで示すように、飽和時のキャリア周波数fc1のRF信号6221の出力電力Pout1と、飽和時のキャリア周波数fc2のRF信号6222の出力電力Pout2との間には、近似的に式(9)の関係が見られる。
ただし、式(9)はあくまでも近似的な関係である。実際の特性に基づく、飽和時のキャリア周波数fc1のRF信号6221の出力電力Pout1と、飽和時のキャリア周波数fc2のRF信号6222の出力電力Pout2との関係は、図20のグラフで示すように陰関数uを用いた式(10)によって表現される。
陰関数uは、飽和時のキャリア周波数fc1のRF信号6221の出力電力Pout1と、飽和時のキャリア周波数fc2のRF信号6222の出力電力Pout2の測定データから定められる。
より一般に、電力増幅器603に2つ以上のキャリア周波数のRF信号6211、6212、…、621nが入力された場合において、飽和時のRF出力信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)の間の関係は、以下の式(11)のように拡張される。
飽和時のRF出力信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)の間の関係式(11)と、電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電源変調器602の出力電圧VAM_OUTの関係式(7)を組み合わせる事で、電源変調器602の出力電圧VAM_OUTは以下の式(12)のように設定される。
関数wは、関数f−1と関数uの合成関数である。上記の議論で示したように、電源変調器602の出力電圧VAM_OUTを式(12)に従い電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)の一般的な関数wにより設定する事で、電力増幅器603は常に飽和状態で動作し、結果として高い電力効率が得られる。
(第二の実施の形態)
次に、本発明による第二の実施の形態の送信装置について、特に、送信装置内のポーラ変調器に着目して開示する。
(第二の実施の形態)
次に、本発明による第二の実施の形態の送信装置について、特に、送信装置内のポーラ変調器に着目して開示する。
図21において、本発明による第二の実施の形態の送信装置のブロック構成を示す。第二の実施の形態の送信装置において、電源変調器602と、電力増幅器603と、カプラ604は、第一の実施の形態の送信装置と同一の構成と機能を持つので、ここでは説明を繰り返さない。
図21で示した第二の実施の形態の送信装置において、ポーラ変調器601は、ベースバンド信号発生器8011、8012、…、801nと、局部発振(LO)信号発生器8021、8022、…、802nと、ミキサ8031、8032、…、803nと、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nと、RF信号合成器805と、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nと、制御器807と、分波器808と、開平器809と、電源変調信号遅延調整器810と、加算器811と、を備えている。
ポーラ変調器601において、ベースバンド信号発生器8011、8012、…、801nは、ベースバンド信号bin1(t)、bin2(t)、…、binn(t)をそれぞれミキサ8031、8032、…、803nへ出力する。局部発振(LO)信号発生器8021、8022、…、802nは、キャリア周波数fc1、fc2、…、fcnのLO信号をそれぞれミキサ8031、8032、…、803nへ出力する。ミキサ8031、8032、…、803nは、ベースバンド信号bin1(t)、bin2(t)、…、binn(t)をそれぞれキャリア周波数fc1、fc2、…、fcnへの周波数変換(アップコンバージョン)を行ない、キャリア周波数fc1、fc2、…、fcnのRF信号6211、6212、…、621nをそれぞれ生成する。RF信号6211、6212、…、621nは、それぞれRF信号遅延調整器8041、8042、…、804nを経由してRF信号合成器805に入力され、RF信号合成器805は合成されたRF信号6211、6212、…、621nを端子605へと出力する。RF信号合成器805は、例えばキャリア周波数fc1、fc2、…、fcnの範囲で使用できる広帯域のハイブリッドカプラを用いて実装してもよい。
RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nは、ミキサ8031、8032、…、803nの出力側にそれぞれ設置しているが、その代わりに、ミキサ8031、8032、…、803nの入力側にそれぞれ設置してもよい。
ベースバンド信号発生器8011、8012、…、801nは、ベースバンド信号bin1(t)、bin2(t)、…、binn(t)の電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)を、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nにそれぞれ入力する。可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nはそれぞれ利得GAM1、GAM2、…、GAMnを持ち、入力された電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)をそれぞれGAM1Pin1(t)、GAM2Pin2(t)、…、GAMnPinn(t)に増幅して、加算器811に出力する。ここで、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nは、0dB以上の利得を持つ必要は必ずしもなく、可変減衰器に置き換えてもよい。
可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nは、それぞれ利得制御端子8141、8142、…、814nを備えている。制御器807から利得制御端子8141、8142、…、814nに出力される制御信号により、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nのそれぞれの利得GAM1、GAM2、…、GAMnが設定される。
加算器811は、入力された信号の加算値となるGAM1Pin1(t)+GAM2Pin2(t)+…+GAMnPinn(t)を開平器809に出力する。加算器811は、例えば前述の非特許文献の項に記載の非特許文献6の第5章に開示された方法に従い、演算増幅器で実装してもよい。
ベースバンド信号発生器8011、8012、…、801nから、電力増幅器603の入力端子605を経由して、電力増幅器603の出力端子606に至るまでのそれぞれの経路における送信装置の電力利得を、GRF1=Pout1/Pin1、GRF2=Pout2/Pin2、…、GRFn=Poutn/Pinn、で定める。特に、各キャリア周波数が大きく離れた(各キャリア周波数の差Δfが各キャリアのRF信号の変調帯域幅fBBよりも十分に大きい)Inter-band Non-contiguous CAモードにおいては、電力利得の周波数依存性の影響が大きく、電力利得GRF1、GRF2、…、GRFnのそれぞれの値に大きな差が生じる。
この時、送信装置の電力利得GRF1、GRF2、…、GRFnは、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得GAM1、GAM2、…、GAMnと、以下の式(13)の関係を持つ事が望ましい。
式(13)は、以下の式(14)と等価な関係でもある。
本発明の第二の実施の形態では、制御器807で可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得を制御する事により、式(13)ないし式(14)の関係を満たすように、利得GAM1、GAM2、…、GAMnが設定される。この時、加算器811から開平器809に向けて出力される信号GAM1Pin1(t)+GAM2Pin2(t)+…+GAMnPinn(t)は、Pout1(t)+Pout2(t)+…+Poutn(t)に比例する。
上記の利得GAM1、GAM2、…、GAMnの設定により、送信装置の電力利得GRF1、GRF2、…、GRFnが周波数依存性を持つ場合においても、入力電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)から、出力電力の総和Pout1(t)+Pout2(t)+…+Poutn(t)が正しく算出される。この事は、送信装置の電力利得の周波数依存性の影響が大きいInter-band Non-contiguous CAモードにおいて特に有効である。
開平器809は、入力された信号GAM1Pin1(t)+GAM2Pin2(t)+…+GAMnPinn(t)の平方根であるsqrt[GAM1Pin1(t)+GAM2Pin2(t)+…+GAMnPinn(t)]を、電源変調信号遅延調整器810を経由して端子607に電源変調信号623として出力する。開平器809は、例えば前述の非特許文献の項に記載の非特許文献6の第7章に開示された方法に従い、IC乗算器で実装してもよい。
上記のように、式(13)ないし式(14)の関係を満たすように利得GAM1、GAM2、…、GAMnが設定された時、端子607に出力される電源変調信号623は、sqrt[Pout1(t)+Pout2(t)+…+Poutn(t)]に比例した信号となる。電源変調信号623は、電源変調器602において増幅されて、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)として端子608に出力される。上記動作により、本発明の第二の実施の形態では、本発明の第一の実施の形態と同じく、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)は、式(4)で与えられるものに設定される。
以下では、制御器807の機能の詳細を示す。制御器807の入力端子8121、8122、…、812nには、それぞれベースバンド信号bin1(t)、bin2(t)、…、binn(t)の電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)が入力される。
また、電力増幅器603の出力側に設置されたカプラ604を経由して、端子609に出力されたキャリア周波数fc1、fc2、…、fcnのRF信号6251、6252、…、625nは、分波器808に入力される。分波器808は、異なるキャリア周波数のRF信号を、異なる出力端子に分けて出力する機能を持つ。すなわち分波器808は、RF信号6251、6252、…、625nを、それぞれ入力端子8131、8132、…、813nに分けて出力する。制御器807は、入力端子8131、8132、…、813nに入力されたRF信号6251、6252、…、625nに基づいて、電力増幅器603から出力されたRF信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を算出する。
上記動作により、制御器807は、送信装置の入力電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)と出力電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を検知する。制御器807は、検知した入力電力および出力電力から、送信装置の電力利得GRF1=Pout1/Pin1、GRF2=Pout2/Pin2、…、GRFn=Poutn/Pinnを検知する。制御器807は、上記動作で検知した送信装置の電力利得GRF1、GRF2、…、GRFnと、式(13)ないし式(14)に基づいて、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得GAM1、GAM2、…、GAMnの所望値を算出する。制御器807は、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得GAM1、GAM2、…、GAMnが上記動作で算出した所望値になるように、利得制御端子8141、8142、…、814nに制御信号を出力する。
本発明の第二の実施の形態においても、第一の実施の形態と同じく、RF信号6221、6222、…、622nの信号歪を最小化するように、ポーラ変調器601から出力されるRF信号6211、6212、…、621nと電源変調信号624の送信タイミングを設定する。第二の実施の形態において、RF信号6211、6212、…、621nと電源変調信号624の送信タイミングは、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nおよび電源変調信号遅延調整器810における信号遅延時間によって設定される。制御器807は、入力端子8131、8132、…、813nに入力されたRF信号6251、6252、…、625nに基づいて、RF信号6221、6222、…、622nの信号歪を検知する。制御器807は、検知したRF信号6221、6222、…、622nの信号歪を最小化するように、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nおよび電源変調信号遅延調整器810における信号遅延時間を設定する機能を持つ。RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nの信号遅延時間は、制御器807から制御端子815に出力された制御信号によって設定される。また、電源変調信号遅延調整器810の信号遅延時間は、制御器807から制御端子816に出力された制御信号によって設定される。
上記動作に基づく一定期間の測定により、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得GAM1、GAM2、…、GAMnと、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nおよび電源変調信号遅延調整器810における信号遅延時間の最適値がそれぞれ求められる。上記利得および信号遅延時間は、一度求めた最適値で固定してもよく、もしくは適当な時間をおいて再更新してもよい。
図22は、制御器807の内部構成を示すブロック図である。図22で示すように、制御器807は、アナログデジタル変換器(ADC:Analog Digital Converter)10011、10012、…、1001n、10021、10022、…、1002n、10051、10052、…、1005nと、デジタルアナログ変換器(DAC:Digital Analog Converter)10041、10042、…、1004n、1007、1008と、二乗検波器10031、10032、…、1003nと、隣接チャネル漏洩電力(ACPR:Adjacent Channel leakage Power Ratio)検出器10061、10062、…、1006nと、マイクロプロセッサユニット(MPU:Micro Processor Unit)1009と、を少なくとも備えている。MPU1009は、デジタルシグナルプロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)ないしフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:Field Programmable Gate Array)で実装してもよい。
図22で示した制御器807において、ベースバンド信号bin1(t)、bin2(t)、…、binn(t)の電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)のデータが入力端子8121、8122、…、812nに入力される。上記電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)は、それぞれADC10011、10012、…、1001nにおいてデジタル信号に変換されて、MPU1009に入力される。もしくは、制御器807において、ADC10011、10012、…、1001nを省き、ベースバンド信号発生器8011、8012、…、801nからMPU1009に向けて、デジタル信号で電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)のデータを転送してもよい。
図22で示した制御器807において、RF信号6251、6252、…、625nのそれぞれが入力端子8131、8132、…、813nに入力される。二乗検波器10031、10032、…、1003nは、RF信号6251、6252、…、625nに基づいて算出されるRF信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)をそれぞれADC10021、10022、…、1002nに出力する。前記電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)は、それぞれADC10021、10022、…、1002nにおいてデジタル信号に変換されて、MPU1009に入力される。
MPU1009は、入力された上記電力データ、すなわちベースバンド信号bin1(t)、bin2(t)、…、binn(t)の電力Pin1(t)、Pin2(t)、…、Pinn(t)と、RF信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)から、送信装置の各キャリア周波数fc1、fc2、…、fcnにおける電力利得GRF1=Pout1/Pin1、GRF2=Pout2/Pin2、…、GRFn=Poutn/Pinnを算出する。さらにMPU1009は、算出した上記電力利得GRF1、GRF2、…、GRFnと、式(13)に基づいて、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得GAM1、GAM2、…、GAMnの所望値を算出する。
MPU1009は、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得GAM1、GAM2、…、GAMnが、上記動作で算出した所望値に設定されるように、DAC10041、10042、…、1004nを介して制御信号を可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得制御端子8141、8142、…、814nに出力する。
図22で示した制御器807において、ACPR検出器10061、10062、…、1006nは、入力されたRF信号の歪量であるACPRを算出し出力する機能を持つ。入力端子8131、8132、…、813nに入力されたRF信号6251、6252、…、625nは、それぞれACPR検出器10061、10062、…、1006nへと入力される。ACPR検出器10061、10062、…、1006nは、RF信号6251、6252、…、625nのそれぞれの信号歪量ACPR1、ACPR2、…、ACPRnを、ADC10051、10052、…、1005nに出力する。上記電力ACPR1、ACPR2、…、ACPRnは、それぞれADC10051、10052、…、1005nにおいてデジタル信号に変換されて、MPU1009に入力される。
図22で示した制御器807において、MPU1009は、DAC1007を介して、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nの制御信号を制御端子815に出力する。また、MPU1009は、DAC1008を介して、電源変調信号遅延調整器810の制御信号を制御端子816に出力する。もしくは、DAC1007および1008を省き、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nおよび電源変調信号遅延調整器810をMPU1009からのデジタル信号で直接制御するようにしてもよい。
制御器807において、MPU1009は、制御端子815および816を介してRF信号遅延調整器8041、8042、…、804nおよび電源変調信号遅延調整器810における信号遅延時間を変化させ、同時にRF信号6251、6252、…、625nの信号歪量ACPR1、ACPR2、…、ACPRnを検知する。RF信号6251、6252、…、625nの信号歪量ACPR1、ACPR2、…、ACPRnを基に、電力増幅器603から出力されるRF信号6221、6222、…、622nの信号歪量が検知される。上記動作により、MPU1009は、RF信号6251、6252、…、625nの信号歪量ACPR1、ACPR2、…、ACPRnの、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nおよび電源変調信号遅延調整器810における信号遅延時間に対する依存性を検知する。そして、MPU1009は、上記依存性のデータに基づき、RF信号6251、6252、…、625nの信号歪量ACPR1、ACPR2、…、ACPRnを最小化するように、RF信号遅延調整器8041、8042、…、804nおよび電源変調信号遅延調整器810における信号遅延時間を設定する。
図23は、ACPR検出器10061の内部構成を示すブロック図である。図23で示すように、ACPR検出器10061は、局部発振(LO)信号発生器1201と、増幅器1202および1205と、ミキサ1203と、ローパスフィルタ(LPF:Low pass filter)1204と、バンドパスフィルタ(BPF:Band pass filter)1206と、ログアンプ1207と、検波器1208と、を少なくとも備えている。
図23で示したACPR検出器10061において、局部発振(LO)信号発生器1201は、局所発信(LO)信号を出力する。LO信号発生器1201から出力されたLO信号は増幅器1202で増幅された後、ミキサ1203に出力される。ミキサ1203は、入力端子8131に入力されたRF信号6251と上記LO信号とをミキシングし、中間周波数(IF:Intermediate Frequency)信号をLPF1204に出力する。LPF1204は、上記IF信号に含まれる不要な高周波成分を除去する。LPF1204から出力されたIF信号は増幅器1205で増幅された後、BPF1206に入力される。BPF1206は、隣接チャネルに対応する周波数成分のみを通過させる。ここで、BPF1206の中心周波数は、IF周波数+オフセット周波数もしくはIF周波数−オフセット周波数のいずれかに設定される。上記オフセット周波数及びBPF1206の通過帯域幅は通信規格によって定められる。例えば、WCDMA(Wideband-CDMA)の規格の場合は、オフセット周波数を5MHz、通過帯域幅を3.84MHzに設定すればよい。BPF1206から出力された隣接チャネルに対応する周波数成分はログアンプ1207に入力され、ログアンプ1207は隣接チャネルに対応する周波数成分信号をログスケール変換して検波器1208に出力する。検波器1208は、ダイオード1209と容量1210及び抵抗1211とで構成される。検波器1208はログアンプ1207の出力信号をIF帯からベースバンド帯へとダウンコンバートし、ACPR1として端子10101に出力する。
ACPR検出器10062、…、1006nは、上記ACPR検出器10061と同一の内部構成と機能を持つ。
上記の回路構成および動作に基づき、本発明の第二の実施の形態では、第一の実施の形態と同じく、異なるキャリア周波数を持つ複数のRF信号を同時に送信する送信装置において、RF信号の出力電力が低下した場合においても、電力効率を高く維持する事が可能となる。
(第二の実施の形態の第一の変形例)
図24において、本発明による第二の実施の形態の第一の変形例の送信装置のブロック構成を示す。第二の実施の形態の第一の変形例の送信装置では、図21の第二の実施の形態の送信装置に対し、直流電源901と、スイッチ902と、スイッチ902の制御端子903と、が新たに追加されている。直流電源901は、一定の電圧Vthを出力する。スイッチ902は、電源変調信号遅延調整器810の入力を、直流電源901の出力もしくは開平器809の出力と接続する機能を持つ。スイッチ902が、直流電源901の出力と開平器809の出力のいずれを電源変調信号遅延調整器810の入力に接続するかは、制御端子903に入力された制御信号によって指定される。
(第二の実施の形態の第一の変形例)
図24において、本発明による第二の実施の形態の第一の変形例の送信装置のブロック構成を示す。第二の実施の形態の第一の変形例の送信装置では、図21の第二の実施の形態の送信装置に対し、直流電源901と、スイッチ902と、スイッチ902の制御端子903と、が新たに追加されている。直流電源901は、一定の電圧Vthを出力する。スイッチ902は、電源変調信号遅延調整器810の入力を、直流電源901の出力もしくは開平器809の出力と接続する機能を持つ。スイッチ902が、直流電源901の出力と開平器809の出力のいずれを電源変調信号遅延調整器810の入力に接続するかは、制御端子903に入力された制御信号によって指定される。
直流電源901と、スイッチ902と、制御端子903以外の要素は、図21で示した本発明による第二の実施の形態と、図24で示した本発明による第二の実施の形態の第一の変形例とで同一の構成である。以下では、第二の実施の形態の第一の変形例において、第二の実施の形態から変更された動作についてのみ記述する。
図25は、本発明による第二の実施の形態の第一の変形例における制御器807の内部構成を示すブロック図である。制御端子903は、MPU1009に接続されている。
第二の実施の形態の第一の変形例において、制御器807内のMPU1009は、検出したRF信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)に基づいて、上記電力の総和POUT1(t)+POUT2(t)+…+POUTn(t)を算出する。上記電力総和が設定したしきい値以上になる期間において、スイッチ902が開平器809の出力と電源変調信号遅延調整器810の入力を接続するように、MPU1009は制御端子903に制御信号を出力する。また、上記電力総和が設定したしきい値以下になる期間において、スイッチ902が直流電源901の出力と電源変調信号遅延調整器810の入力を接続するように、MPU1009は制御端子903に制御信号を出力する。
上記動作により、本発明の第二の実施の形態の第一の変形例において、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)は以下の式(15)で与えられるものに設定される。
すなわち、Pout1(t)+Pout2(t)+・・・+Poutn(t)>(Vth/C)2を満たす期間において電源電圧VAM_OUTはC√Pout1(t)+Pout2(t)+・・・+Poutn(t)に設定され、Pout1(t)+Pout2(t)+・・・+Poutn(t)<(Vth/C)2を満たす期間において電源電圧VAM_OUTはVthに設定される。
なお、C√Pout1(t)+Pout2(t)+・・・+Poutn(t)=Vthの場合は、上段の式と下段の式とで同じ値となるため、どちらの式を適用しても良い。
式(15)で与えられる電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)は、第一の実施の形態の第一の変形例における式(5)を複数バンドに拡張したものに対応する。
したがって、本発明の第二の実施の形態の第一の変形例では、第一の実施の形態の第一の変形例と同じく、異なるキャリア周波数を持つ複数のRF信号を同時に送信する送信装置において、RF信号の出力電力が低下した場合においても、電力効率と電力利得を高く維持する事が可能となる。
(第二の実施の形態の第二の変形例)
本発明による第二の実施の形態の第二の変形例による送信装置は、第二の実施の形態の第一の変形例と同じく、図24のブロック構成を持つ。以下では、第二の実施の形態の第二の変形例において、第二の実施の形態の第一の変形例から変更された動作についてのみ記述する。
(第二の実施の形態の第二の変形例)
本発明による第二の実施の形態の第二の変形例による送信装置は、第二の実施の形態の第一の変形例と同じく、図24のブロック構成を持つ。以下では、第二の実施の形態の第二の変形例において、第二の実施の形態の第一の変形例から変更された動作についてのみ記述する。
本発明の第二の実施の形態の第二の変形例において、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)は以下の式(16)で与えられるものに設定される。
なお、中段の式は、C2√Pth2とC1√Pth1とが同じ値になることを示している。
また、Pout1(t)+Pout2(t)+・・・+Poutn(t)=Pth2の場合は、上段の式と中段の式とで同じ値となるため、どちらの式を適用しても良い。また、Pout1(t)+Pout2(t)+・・・+Poutn(t)=Pth1の場合は、中段の式と下段の式とで同じ値となるため、どちらの式を適用しても良い。
式(16)で与えられる電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)は、第一の実施の形態の第二の変形例における式(6)を複数バンドに拡張したものに対応する。
第二の実施の形態の第二の変形例では、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)を式(16)で与えられるものに設定するため、送信装置は以下の動作を行う。RF信号6221、6222、…、622nの電力の総和POUT1(t)+POUT2(t)+…+POUTn(t)が、第一のしきい値Pth1以上となる期間において、スイッチ902が開平器809の出力と電源変調信号遅延調整器810の入力を接続するように、MPU1009は制御端子903にスイッチ902の制御信号を出力する。また、上記電力総和が第一のしきい値Pth1以下かつ第二のしきい値Pth2以上となる期間において、スイッチ902が直流電源910の出力と電源変調信号遅延調整器810の入力を接続するように、MPU1009は制御端子903にスイッチ902の制御信号を出力する。また、上記電力総和が第二のしきい値Pth2以下となる期間において、スイッチ902が開平器809の出力と電源変調信号遅延調整器810の入力を接続するように、MPU1009は制御端子903に制御信号を出力する。上記電力総和が第一のしきい値Pth1以上となる期間と、第二のしきい値Pth2以下となる期間とで、可変利得アンプ(VGA)8061、8062、…、806nの利得GAM1、GAM2、…、GAMnの設定値を変更する事で、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)の比例係数C1とC2の切り替えを実現する。
上記動作により、本発明の第二の実施の形態の第二の変形例では、第一の実施の形態の第二の変形例と同一の動作が実現される。したがって、本発明の第二の実施の形態の第二の変形例では、第一の実施の形態の第二の変形例と同じく、異なるキャリア周波数を持つ複数のRF信号を同時に送信する送信装置において、RF信号の出力電力が低下した場合においても、電力効率と電力利得を高く維持する事が可能となる。
(第二の実施の形態の第三の変形例)
図26において、本発明による第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置のブロック構成を示す。第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置では、図21の第二の実施の形態の送信装置から、開平器809が除去され、非線形回路904と、端子903、905、906と、が新たに追加されている。第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置において、制御器807の内部構成は、図25で示したものと同一である。
(第二の実施の形態の第三の変形例)
図26において、本発明による第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置のブロック構成を示す。第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置では、図21の第二の実施の形態の送信装置から、開平器809が除去され、非線形回路904と、端子903、905、906と、が新たに追加されている。第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置において、制御器807の内部構成は、図25で示したものと同一である。
図26の第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置において、非線形回路904は、端子905に入力された信号xに対し、端子906に信号h(x)を出力する機能を持つ。端子905にはRF信号6221、6222、…、622nの電力の総和POUT1(t)+POUT2(t)+…+POUTn(t)が入力されるため、端子906には信号h(POUT1(t)+POUT2(t)+…+POUTn(t))が出力される。すなわち、図26の第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置においては、上記動作により、第一の実施の形態の第三の変形例の送信装置と同じく、電源変調器602の出力電圧VAM_OUT(t)は式(8)に設定される。
図26の第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置において、非線形回路904の非線形特性を示す関数hは、制御器807のMPU1009により、制御端子903を通じて指定される。第一の実施の形態の第三の変形例の送信装置と同じく、第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置においても、関数hは、電力増幅器603の飽和出力電力Psatと電源変調器602の出力電圧VAM_OUTの関係を測定する事で定めてもよく、もしくは電力増幅器603において所望の電力効率や利得が得られるように設定してもよい。
図27は、第二の実施の形態の第三の変形例における非線形回路904の一例である。図27において、非線形回路904は、ADC1021と、ルックアップテーブル(LUT:Lookup Table)1022と、DAC1023と、で構成される。ADC1021は、端子905に入力された信号xをデジタル信号に変換して、端子1024を経由してLUT1022に出力する。LUT1022は、MPU、DSP、もしくはFPGAで実装されている。LUT1022には、信号xを引数とする関数h(x)が格納されている。関数h(x)は、制御器807内のMPU1009において指定され、制御端子903を通じてLUT1022に入力される。LUT1022は、入力された信号xと格納されている関数hを参照して、端子1025を経由してDAC1023に信号h(x)のデジタル値を出力する。DAC1023は、信号h(x)をアナログ値に変換して、端子906に出力する。
図28は、第二の実施の形態の第三の変形例における非線形回路904の他の例である。図28において、非線形回路904は、m−1個の乗算器10311、10312、…、1031m-1と、m個のVGA10321、10322、…、1032mと、加算器1033と、で構成されている。ここでmは、関数hを多項式で表した際の多項式次数である。乗算器10311、10312、…、1031m-1は、前述の非特許文献の項に記載の非特許文献6の第7章に開示されたアナログ乗算回路で実装してもよい。加算器1033は、前述の非特許文献の項に記載の非特許文献6の第5章に開示された方法に従い、演算増幅器で実装してもよい。図28で示した非線形回路904において、乗算器10311には、端子905における信号xが入力され、乗算器10311は冪信号x2を出力する。また、乗算器1031kに(k=2、3、…、m)は、端子905における信号xと、乗算器1031k-1の出力信号xkが入力され、信号xと信号xkの積である冪信号xk+1を出力する。上記動作によって生成された信号x、x2、x3、…、xmはVGA10321、10322、…、1032mにそれぞれ入力される。VGA10321、10322、…、1032mはそれぞれ利得D1、D2、D3、…、Dmを持ち、上記利得で増幅した信号D1x、D2x2、D3x3、…、Dmxmを加算器1033に出力する。加算器1033は、VGA10321、10322、…、1032mからの入力信号を加算して、信号h(x)=D1x+D2x2+D3x3+…+Dmxmを端子906に出力する。ここで関数h(x)はD1、D2、D3、…、Dmを係数とするxの多項式として表現されている。VGA10321、10322、…、1032mの利得D1、D2、D3、…、Dmは、制御端子903を通じて、制御器807内のMPU1009によって制御される。このVGA10321、10322、…、1032mの利得D1、D2、D3、…、Dmの制御により、関数h(x)が指定される。
(第二の実施の形態の第四の変形例)
図29において、本発明による第二の実施の形態の第四の変形例の送信装置のブロック構成を示す。第二の実施の形態の第四の変形例の送信装置では、図26の第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置から、加算器811が除去され、VGA8061、8062、…、806nの出力信号が端子9051、9052、…、905nを経由して非線形回路904に直接入力されるようになっている。端子9051、9052、…、905nには、それぞれRF信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)に比例する信号が入力される。非線形回路904は、入力された信号POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を引数として、端子906に信号w[POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)]を出力する機能を持つ。すなわち、第二の実施の形態の第四の変形例の送信装置は、第一の実施の形態の第四の変形例と同一の動作を行なう。
(第二の実施の形態の第四の変形例)
図29において、本発明による第二の実施の形態の第四の変形例の送信装置のブロック構成を示す。第二の実施の形態の第四の変形例の送信装置では、図26の第二の実施の形態の第三の変形例の送信装置から、加算器811が除去され、VGA8061、8062、…、806nの出力信号が端子9051、9052、…、905nを経由して非線形回路904に直接入力されるようになっている。端子9051、9052、…、905nには、それぞれRF信号6221、6222、…、622nの電力POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)に比例する信号が入力される。非線形回路904は、入力された信号POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)を引数として、端子906に信号w[POUT1(t)、POUT2(t)、…、POUTn(t)]を出力する機能を持つ。すなわち、第二の実施の形態の第四の変形例の送信装置は、第一の実施の形態の第四の変形例と同一の動作を行なう。
図30は、第二の実施の形態の第四の変形例における非線形回路904の一例である。図30において、非線形回路904は、ADC10211、10212、…、1021nと、ルックアップテーブル(LUT)1022と、DAC1023と、で構成される。非線形回路904において、端子9051、9052、…、905nに信号x1、x2、…、xnがそれぞれ入力される。ADC10211、10212、…、1021nは、端子9051、9052、…、905nの信号x1、x2、…、xnをそれぞれデジタル値に変換して、端子10241、10242、…、1024nを経由してLUT1022に出力する。LUT1022には、信号x1、x2、…、xnを引数とする関数w(x1、x2、…、xn)が格納されている。関数w(x1、x2、…、xn)は、制御器807内のMPU1009において指定され、制御端子903を通じてLUT1022に入力される。LUT1022は、入力された信号x1、x2、…、xnと関数w(x1、x2、…、xn)を参照し、端子1025を経由してDAC1023に信号w(x1、x2、…、xn)のデジタル値を出力する。DAC1023は、信号w(x1、x2、…、xn)をアナログ値に変換して、端子906に出力する。
本発明における送信装置は、上記特許文献1ないし特許文献5において開示されている送信装置に比べて、以下の効果がある。
上記特許文献1ないし特許文献5に記載の送信装置の場合、一つの電力増幅器(PA)で一つのキャリア周波数のRF信号を増幅するため、n個のキャリア周波数のRF信号を増幅する場合はn個の電力増幅器(PA)が必要となる。また、一つのPA毎に個別に電源変調(ポーラ変調)を適用するため、n個の電源変調器が必要となる。
これに対して、本発明における本実施の形態の送信装置の場合は、一個の電力増幅器(PA)でn個のキャリア周波数のRF信号を同時に増幅するため、増幅するキャリア周波数のRF信号の数nによらずPAの数は一つでよい。さらに、本発明においては一つのPAしか用いないため、電源変調器も一つで良い。したがって、上記特許文献1ないし特許文献5に記載の送信装置に比べ、本実施の形態の送信装置においては、より少ない数の電力増幅器(PA)および電源変調器によって高電力効率の送信装置を構成することができるため、回路サイズとコストとを削減することができる。
上記特許文献1ないし特許文献5に記載の送信装置の場合、電力増幅器の入力ないし出力に使用バンドを切り替えるためのスイッチを設置する必要がある。このようなスイッチの使用は、部品点数の増加による回路サイズとコストの増大の問題に加え、スイッチの挿入損失により送信装置全体の電力効率が低下するという問題の原因になった。
これに対して、本発明における本実施の形態の送信装置の場合は、電力増幅器の入力ないし出力に使用バンドを切り替えるためのスイッチを設置する必要が無いため、スイッチによる回路サイズとコストの増大や、スイッチの挿入損失による送信機全体の電力効率の低下の問題が解決される。
さらに、上記特許文献1ないし特許文献5に記載の送信装置の場合、バンド切替スイッチで使用する電力増幅器を切り替える方式のため、送信装置が対応している全てのバンドのRF信号を同時に出力できないという制約がある。この制約のため、上記特許文献1ないし特許文献5に記載の送信装置は、複数のバンドを同時に用いて通信するCA技術に適さないという問題があった。
これに対して、本発明における本実施の形態の送信装置の場合は、任意の数のバンドのRF信号を同時に出力する事が可能であり、CA技術への対応が可能であるという効果がある。
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、前述の各特許文献等に開示されている内容は、本発明に引用をもって繰り込むことも可能とする。本発明の全開示(特許請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施の形態の変更・調整が可能である。また、本発明の特許請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせあるいは選択も可能である。すなわち、本発明は、特許請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって、当業者であればなし得ることが可能な各種変形、修正を含むことは勿論である。
例えば、本発明の第二の実施形態においては、信号歪の指標として隣接チャネル漏洩電力(ACPR)を用い、信号歪検出器としてACPR検出器を設けたが、本発明はこれに限定されない。信号歪検出器は、信号歪の指標として、EVM(Error Vector Magnitude)、IMD(Inter-modulation distortion:相互変調歪)、MER(Modulation Error Ratio)等を用いたものであっても良い。
本出願は、2012年3月12日に出願された日本出願特願2012−54398を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
Claims (20)
- 電源変調信号および送信する複数のキャリア周波数帯のRF(Radio Frequency)信号を発生させるポーラ変調器と、
前記ポーラ変調器からの前記RF信号を増幅する電力増幅器と、
前記ポーラ変調器からの前記電源変調信号を増幅した信号で前記電力増幅器の電源端子を変調する電源変調器と、を備え、
前記電源変調信号は、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を引数とする関数により設定される、
ことを特徴とする送信装置。 - 前記電源変調信号は、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和を引数とする関数により設定される、
ことを特徴とする請求項1に記載の送信装置。 - 前記電源変調信号は、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和の平方根に比例する関数により設定される、
ことを特徴とする請求項2に記載の送信装置。 - 前記電源変調信号は、
前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和があるしきい値以上になる期間において前記電力の総和の平方根に比例する関数に設定され、
前記電力の総和が前記しきい値以下になる期間において一定値に設定される、
ことを特徴とする請求項2に記載の送信装置。 - 前記電源変調信号は、
前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和が第一のしきい値以上になる期間において前記電力の総和の平方根に比例する関数に設定され、
前記電力の総和が前記第一しきい値以下かつ第二のしきい値以上になる期間において一定値に設定され、
前記電力の総和が前記第二のしきい値以下になる期間において前記電力の総和の平方根に比例する関数に設定される、
ことを特徴とする請求項2に記載の送信装置。 - 前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の信号歪量が最小になるように、前記電源変調器から出力される前記電源変調信号に対して、前記ポーラ変調器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の送信タイミングが設定される、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の送信装置。 - 前記ポーラ変調器は、
複数のベースバンド信号発生器と、
前記ベースバンド信号発生器と同数の、RF信号遅延調整器、局部発振信号発生器、ミキサおよび可変利得増幅器と、
少なくとも一つのRF信号合成器、制御器、分波器、非線形回路および電源変調信号遅延調整器と、を備え、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号を、前記各RF信号遅延調整器を介して若しくは直接前記各ミキサに送出し、
前記各局部発振信号発生器は、各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号を前記各ミキサに送出し、
前記各ミキサは、前記各チャネルのベースバンド信号を前記各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号とミキシングして得られる各チャネルのRF信号を、直接若しくは前記各RF信号遅延調整器を介して前記RF信号合成器に送出し、
前記RF信号合成器は、前記各チャネルのRF信号を合成して得られるRF信号を前記電力増幅器に送出し、
前記各RF信号遅延調整器は、前記各チャネルのベースバンド信号若しくはRF信号を前記制御器により指定された信号遅延時間ずつ遅延させて、前記各ミキサ若しくは前記RF信号合成器に送出し、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号の電力値を前記各可変利得増幅器および前記制御器に送出し、
前記分波器は、前記電力増幅器から出力された前記RF信号を各キャリア周波数で分離して前記制御器に出力し、
前記制御器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値と、前記電力増幅器から出力された前記RF信号の電力値と、に基づいて、前記各可変利得増幅器の利得を指定し、
前記各可変利得増幅器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値を、前記制御器により指定された利得の値に基づいて増幅若しくは減衰して、前記非線形回路に送出し、
前記非線形回路は、前記各可変利得増幅器からの信号を、前記制御器により指定された非線形関数により変換した上で、前記電源変調信号遅延調整器を介して前記電源変調器に出力する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の送信装置。 - 前記ポーラ変調器は、
複数のベースバンド信号発生器と、
前記ベースバンド信号発生器と同数の、RF信号遅延調整器、局部発振信号発生器、ミキサおよび可変利得増幅器と、
少なくとも一つのRF信号合成器、制御器、分波器、非線形回路、電源変調信号遅延調整器および加算器と、を備え、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号を、前記各RF信号遅延調整器を介して若しくは直接前記各ミキサに送出し、
前記各局部発振信号発生器は、各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号を前記各ミキサに送出し、
前記各ミキサは、前記各チャネルのベースバンド信号を前記各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号とミキシングして得られる各チャネルのRF信号を、直接若しくは前記各RF信号遅延調整器を介して前記RF信号合成器に送出し、
前記RF信号合成器は、前記各チャネルのRF信号を合成して得られるRF信号を前記電力増幅器に送出し、
前記各RF信号遅延調整器は、前記各チャネルのベースバンド信号若しくはRF信号を前記制御器により指定された信号遅延時間ずつ遅延させて、前記各ミキサ若しくは前記RF信号合成器に送出し、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号の電力値を前記各可変利得増幅器および前記制御器に送出し、
前記分波器は、前記電力増幅器から出力された前記RF信号を各キャリア周波数で分離して前記制御器に出力し、
前記制御器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値と、前記電力増幅器から出力された前記RF信号の電力値と、に基づいて、前記各可変利得増幅器の利得を指定し、
前記各可変利得増幅器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値を、前記制御器により指定された利得の値に基づいて増幅若しくは減衰して、前記加算器に送出し、
前記非線形回路は、前記各加算器からの信号を、前記制御器により指定された非線形関数により変換した上で、前記電源変調信号遅延調整器を介して前記電源変調器に出力する、
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の送信装置。 - 前記非線形回路は、
アナログデジタル変換器と、
ルックアップテーブルと、
デジタルアナログ変換器と、を備え、
前記アナログデジタル変換器は、前記非線形回路への入力信号をデジタル信号に変換して前記ルックアップテーブルに出力し、
前記ルックアップテーブルは、前記アナログデジタル変換器からの入力信号に、前記制御器により指定された非線形関数を適用して得られる値を前記デジタルアナログ変換器に出力し、
前記デジタルアナログ変換器は、前記ルックアップテーブルから入力された信号をアナログ信号に変換し、前記電源変調信号遅延調整器を介して前記電源変調器に出力する、
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の送信装置。 - 前記非線形回路は、
少なくとも一つの乗算器および可変増幅器と、
一つの加算器と、を備え、
前記乗算器は、前記非線形回路の入力信号の各次の冪信号を前記各可変増幅器に出力し、
前記各可変増幅器は、前記各次の冪信号を前記制御器により指定された利得で増幅して前記加算器へ出力し、
前記加算器は、前記各可変増幅器からの出力信号の総和を、前記電源変調信号遅延調整器を介して前記電源変調器に出力する、
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の送信装置。 - 前記ポーラ変調器は、
複数のベースバンド信号発生器と、
前記ベースバンド信号発生器と同数の、RF信号遅延調整器、局部発振信号発生器、ミキサおよび可変利得増幅器と、
少なくとも一つのRF信号合成器、制御器、分波器、加算器、開平器および電源変調信号遅延調整器と、を備え、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号を、前記各RF信号遅延調整器を介して若しくは直接前記各ミキサに送出し、
前記各局部発振信号発生器は、各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号を前記各ミキサに送出し、
前記各ミキサは、前記各チャネルのベースバンド信号を前記各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号とミキシングして得られる各チャネルのRF信号を、直接若しくは前記各RF信号遅延調整器を介して前記RF信号合成器に送出し、
前記RF信号合成器は、前記各チャネルのRF信号を合成して得られるRF信号を前記電力増幅器に送出し、
前記各RF信号遅延調整器は、前記各チャネルのベースバンド信号若しくはRF信号を前記制御器により指定された信号遅延時間ずつ遅延させて、前記各ミキサ若しくは前記RF信号合成器に送出し、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号の電力値を前記各可変利得増幅器および前記制御器に送出し、
前記分波器は、前記電力増幅器から出力された前記RF信号を各キャリア周波数で分離して前記制御器に出力し、
前記制御器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値と、前記電力増幅器から出力された前記RF信号の電力値と、に基づいて、前記各可変利得増幅器の利得を指定し、
前記各可変利得増幅器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値を、前記制御器により指定された利得の値に基づいて増幅若しくは減衰して、前記加算器に送出し、
前記加算器は、前記各可変利得増幅器からの信号の総和を、前記開平器に送出し、
前記開平器は、前記各加算器からの信号の平方根に比例する信号を、前記電源変調信号遅延調整器を介して前記電源変調器に出力する、
ことを特徴とする請求項3に記載の送信装置。 - 前記ポーラ変調器は、
複数のベースバンド信号発生器と、
前記ベースバンド信号発生器と同数の、RF信号遅延調整器、局部発振信号発生器、ミキサおよび可変利得増幅器と、
少なくとも一つのRF信号合成器、制御器、分波器、加算器、開平器、直流電源、スイッチおよび電源変調信号遅延調整器と、を備え、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号を、前記各RF信号遅延調整器を介して若しくは直接前記各ミキサに送出し、
前記各局部発振信号発生器は、各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号を前記各ミキサに送出し、
前記各ミキサは、前記各チャネルのベースバンド信号を前記各チャネルのキャリア周波数の局部発振信号とミキシングして得られる各チャネルのRF信号を、直接若しくは前記各RF信号遅延調整器を介して前記RF信号合成器に送出し、
前記RF信号合成器は、前記各チャネルのRF信号を合成して得られるRF信号を前記電力増幅器に送出し、
前記各RF信号遅延調整器は、前記各チャネルのベースバンド信号若しくはRF信号を前記制御器により指定された信号遅延時間ずつ遅延させて、前記各ミキサ若しくは前記RF信号合成器に送出し、
前記各ベースバンド信号発生器は、発生した各チャネルのベースバンド信号の電力値を前記各可変利得増幅器および前記制御器に送出し、
前記分波器は、前記電力増幅器から出力された前記RF信号を各キャリア周波数で分離して前記制御器に出力し、
前記制御器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値と、前記電力増幅器から出力された前記RF信号の電力値と、に基づいて、前記各可変利得増幅器の利得を指定し、
前記各可変利得増幅器は、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値を、前記制御器により指定された利得の値に基づいて増幅若しくは減衰して、前記加算器に送出し、
前記加算器は、前記各可変利得増幅器からの信号の総和を、前記開平器に送出し、
前記開平器は、前記各加算器からの信号の平方根に比例する信号を、前記スイッチに出力し、
前記直流電源は、指定された直流電圧を前記スイッチに出力し、
前記スイッチは、前記制御器において検知された前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和に基づいて、前記加算器からの信号もしくは前記直流電源からの信号のいずれかを選択し、前記電源変調信号遅延調整器を介して前記電源変調器に出力する、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の送信装置。 - 前記制御器は、
前記各チャネルのベースバンド信号の電力値と、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力と、をそれぞれ検知し、
検知した前記各チャネルのベースバンド信号の電力値と、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力と、から、前記送信装置の各キャリア周波数帯の利得を算出し、
前記各可変利得増幅器の利得の比率が、前記送信装置の各キャリア周波数帯の利得の比率と等しくなるように、前記各可変利得増幅器の利得を設定する、
ことを特徴とする請求項7から12のいずれか1項に記載の送信装置。 - 前記制御器は、
少なくとも一つのアナログデジタル変換器と、
デジタルアナログ変換器と、
マイクロプロセッサユニットと、
二乗検波器と、
信号歪検出器と、を備え、
前記マイクロプロセッサユニットには、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値が直接もしくは前記アナログデジタル変換器を経由して入力され、
前記二乗検波器は、前記電力増幅器から出力され前記制御器に入力された前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力値を前記アナログデジタル変換器へと出力し、
前記信号歪検出器は、前記電力増幅器から出力され前記制御器に入力された前記各キャリア周波数帯のRF信号の信号歪量を検出して前記アナログデジタル変換器へと出力し、
前記アナログデジタル変換器は、前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力値および信号歪量をデジタル値に変換して前記マイクロプロセッサユニットに出力し、
前記マイクロプロセッサユニットは、前記各チャネルのベースバンド信号の電力値と、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力値と、から、前記送信装置の各キャリア周波数帯の利得を算出し、
前記マイクロプロセッサユニットは、前記送信装置の各キャリア周波数帯の利得に基づいて、前記可変利得増幅器の利得の制御信号を前記デジタルアナログ変換器に出力し、
前記デジタルアナログ変換器は、前記可変利得増幅器の利得の制御信号をアナログ信号に変換して前記可変利得増幅器へと出力し、
前記マイクロプロセッサユニットは、前記各キャリア周波数帯のRF信号の信号歪量に基づいて、前記RF信号遅延調整器および前記電源変調信号遅延調整器の信号遅延時間の制御信号を、前記RF信号遅延調整器および前記電源変調信号遅延調整器へと直接もしくは前記デジタルアナログ変換器を経由して出力する、
ことを特徴とする請求項7から13のいずれか1項に記載の送信装置。 - 複数のキャリア周波数帯のRF信号を発生させて電力増幅器を介して送信する送信装置による送信方法であって、
前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を検知するステップと、
検知した前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力を引数とする関数として電源変調信号を設定するステップと、
電源変調器から出力される前記電源変調信号によって、前記電力増幅器の電源端子を変調するステップと、を有する、
ことを特徴とする送信方法。 - 前記電源変調信号を設定するステップでは、
前記電源変調信号を、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和を引数とする関数として設定する、
ことを特徴とする請求項15に記載の送信方法。 - 前記電源変調信号を設定するステップでは、
前記電源変調信号を、前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和の平方根に比例する関数として設定する、
ことを特徴とする請求項16に記載の送信方法。 - 前記電源変調信号を設定するステップでは、
検知した前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和があるしきい値以上になる期間において、前記電源変調信号を前記電力の総和の平方根に比例する関数に設定し、
前記電力の総和が前記しきい値以下になる期間において、前記電源変調信号を一定値に設定する、
ことを特徴とする請求項16に記載の送信方法。 - 前記電源変調信号を設定するステップでは、
検知した前記各キャリア周波数帯のRF信号の電力の総和が第一のしきい値以上になる期間において、前記電源変調信号を前記電力の総和の平方根に比例する関数に設定し、
前記電力の総和が前記第一のしきい値以下かつ第二のしきい値以上になる期間において、前記電源変調信号を一定値に設定し、
前記電力の総和が前記第二のしきい値以下になる期間において、前記電源変調信号を前記電力の総和の平方根に比例する関数に設定する、
ことを特徴とする請求項16に記載の送信方法。 - ポーラ変調器から前記各キャリア周波数帯のRF信号を前記電力増幅器に出力するステップと、
前記電力増幅器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の信号歪量を検知するステップと、
前記各キャリア周波数帯のRF信号の信号歪量が最小になるように、前記電源変調器から出力される前記電源変調信号に対して、前記ポーラ変調器から出力される前記各キャリア周波数帯のRF信号の送信タイミングを設定するステップと、をさらに有する、
ことを特徴とする請求項15から19のいずれか1項に記載の送信方法。
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DE102014104371A1 (de) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Intel IP Corporation | Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verstärken eines Sendesignals oder zum Bestimmenvon Werten eines Verzögerungssteuerungsparameters |
DE102014104372A1 (de) | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Intel IP Corporation | Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verstärken eines Sendesignals |
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US10476437B2 (en) * | 2018-03-15 | 2019-11-12 | Qorvo Us, Inc. | Multimode voltage tracker circuit |
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JPH08274734A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-10-18 | N T T Ido Tsushinmo Kk | 信号多重化装置及び方法 |
US5886572A (en) * | 1997-07-25 | 1999-03-23 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for reducing distortion in a power amplifier |
JP3462388B2 (ja) * | 1998-04-28 | 2003-11-05 | 松下電器産業株式会社 | 無線通信装置 |
JP2000244452A (ja) * | 1999-02-24 | 2000-09-08 | Kokusai Electric Co Ltd | Cdma無線基地局 |
US6356146B1 (en) * | 1999-07-13 | 2002-03-12 | Pmc-Sierra, Inc. | Amplifier measurement and modeling processes for use in generating predistortion parameters |
JP4413398B2 (ja) * | 2000-08-30 | 2010-02-10 | 株式会社東芝 | 漏洩電力比検出回路および移動通信端末の制御回路 |
US20020146993A1 (en) | 2001-04-04 | 2002-10-10 | Charles Persico | Bias adjustment for power amplifier |
US7409004B2 (en) * | 2001-06-19 | 2008-08-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hybrid polar modulator differential phase Cartesian feedback correction circuit for power amplifier linearization |
CN100420156C (zh) * | 2002-03-19 | 2008-09-17 | 电力波技术公司 | 单信道和多信道通信***中消除信号过零点的***和方法 |
US7026868B2 (en) * | 2003-11-20 | 2006-04-11 | Northrop Grumman Corporation | Variable supply amplifier system |
JP3961498B2 (ja) | 2004-02-27 | 2007-08-22 | 松下電器産業株式会社 | 高周波回路装置 |
JP4540510B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2010-09-08 | パナソニック株式会社 | 送信装置及び無線通信装置 |
DE102005006162B3 (de) * | 2005-02-10 | 2006-08-17 | Infineon Technologies Ag | Sende-/Empfangseinrichtung mit einem eine einstellbare Vorverzerrung aufweisenden Polar-Modulator |
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US7761065B2 (en) | 2006-02-03 | 2010-07-20 | Quantance, Inc. | RF power amplifier controller circuit with compensation for output impedance mismatch |
US7962108B1 (en) * | 2006-03-29 | 2011-06-14 | Rf Micro Devices, Inc. | Adaptive AM/PM compensation |
US7558542B2 (en) * | 2006-06-09 | 2009-07-07 | Mediatek Inc. | System and method for providing a transmitter for polar modulation and power amplifier linearization |
JP2008205821A (ja) | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高周波電力増幅装置及びそれを用いた送信装置 |
US8155237B2 (en) * | 2008-02-07 | 2012-04-10 | Pine Valley Investments, Inc. | Multi-carrier transmitter |
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GB0803595D0 (en) * | 2008-02-27 | 2008-04-02 | Nordnav Technologies Ab | Reducing the distortion of applied modulation |
US20090233644A1 (en) * | 2008-03-11 | 2009-09-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Multiple carrier radio systems and methods employing polar active antenna elements |
US7772936B2 (en) * | 2008-04-04 | 2010-08-10 | Broadcom Corporation | Polar feedback architecture |
US8060034B2 (en) | 2008-08-04 | 2011-11-15 | Panasonic Corporation | Polar modulation transmission apparatus |
WO2010044346A1 (ja) * | 2008-10-16 | 2010-04-22 | 日本電気株式会社 | 電力増幅器 |
JP2010278992A (ja) | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Panasonic Corp | Rf増幅装置 |
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