送信装置
【課題】変調信号の周波数の切り替えに対応して増幅器の電源電圧を最適化可能な送信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】送信装置は、送信データを変調した第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を抽出する第１エンベロープ抽出部と、該送信データを該第１変調信号よりも高い周波数で変調した第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を抽出する第２エンベロープ抽出部と、該第１または第２変調信号を増幅する増幅部と、該第１または第２のエンベロープ信号に基づいて、該増幅部に供給する電源電圧を出力する電源生成部と、該第１または第２変調信号のいずれか一方を該増幅部に増幅させると共に、対応する該第１または第２エンベロープ信号のいずれか一方に基づいて該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部とを有する。
【解決手段】送信装置は、送信データを変調した第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を抽出する第１エンベロープ抽出部と、該送信データを該第１変調信号よりも高い周波数で変調した第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を抽出する第２エンベロープ抽出部と、該第１または第２変調信号を増幅する増幅部と、該第１または第２のエンベロープ信号に基づいて、該増幅部に供給する電源電圧を出力する電源生成部と、該第１または第２変調信号のいずれか一方を該増幅部に増幅させると共に、対応する該第１または第２エンベロープ信号のいずれか一方に基づいて該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンベロープトラッキングにより増幅器の電源を制御する送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信に用いられる通信装置は、無線信号を送信するための送信装置を有する。送信装置は送信対象の変調信号を増幅器により増幅する。送信装置は増幅器により増幅した変調信号をアンテナで無線送信する。
【０００３】
例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）などの変調方式において、変調信号の振幅は時間的に変化する。無線通信の信頼性向上のため、増幅器の増幅率は、入力される変調信号の振幅に関わらず一定であることが望ましい。増幅器の増幅率を安定させるため、増幅器の電源電圧値は入力される変調信号の最大振幅に対応して設定する。
【０００４】
変調信号の最大振幅に対応して増幅器の電源電圧を設定した場合、変調信号の振幅が小さい場合であっても増幅器の電源電圧は大きいままである。増幅器の電源電圧値に対し、増幅器に入力される変調信号の振幅が小さすぎる場合、増幅器の電力損失は大きくなる。
【０００５】
増幅器に入力される変調信号の振幅に応じて増幅器の電源電圧値を変えることにより、増幅器の電力損失を小さくすることが出来る。変調信号の周波数よりも低い周波数で変調振幅の変化に追従して増幅器の電源電圧を変化させる手法をエンベロープトラッキングという。送信装置の通信速度に応じたいくつかのエンベロープトラッキングに関する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献１における送信装置は、ベースバンド処理部から出力される変調信号に基づいてエンベロープ信号を抽出する、エンベロープトラッキング方式に関する技術を開示する。抽出されたエンベロープ信号は、増幅器の電源を生成するＤＤＣ（ＤＣ ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）の出力電圧制御端子に入力される。ＤＤＣがエンベロープ信号の振幅変化に応答する必要があるため、本方式は応答速度が低くてもよいＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式など数１００ｋＨｚの比較的低速な通信方式に適している。
【０００７】
特許文献２における送信装置は、変調されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号からエンベロープ信号を抽出する、エンベロープトラッキングに関する技術を開示する。特許文献２における送信装置では、ＲＦ信号の平均電力を検波し、検波信号と送信するＲＦ信号との差分を抽出することでエンベロープ信号を生成する。
【０００８】
特許文献２におけるエンベロープトラッキング方式では、検波したＲＦ信号の平均電力に基づいて増幅器に印加する基準電源電圧をＤＤＣにより生成すると共に、検波信号と送信するＲＦ信号との差分を基準電源電圧に重畳させる。基準電源電圧の制御は増幅器を含む閉ループ制御となる。閉ループは平均電力を抽出するためのＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を有する。ＬＰＦの帯域は変調信号の周波数に応じて最適化する。本方式においてＤＤＣはＬＰＦにより抽出された平均電力に追従すればよい。このため本方式はＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）など数１０ＭＨｚの高速通信方式に対応可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０６−７７７４０号公報
【特許文献２】特表２００９−５２５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
送信装置を複数の異なる周波数の変調信号の送信に対応させる場合を考える。かかる送信装置に特許文献１のエンベロープトラッキング方式を採用した場合、ＤＤＣを高周波のエンベロープ信号に対応させる必要が生じる。ＤＤＣは高周波に対応するほど変換効率が下がるため、送信装置全体の消費電力効率低下の原因となる。一方、特許文献２のエンベロープトラッキング方式を採用した場合、ＬＰＦの帯域を高周波の変調信号に応じて最適化する必要がある。そうすると低速通信方式での動作時にＬＰＦの帯域が広すぎるため、雑音成分がＬＰＦを通過しやすくなる。この結果ＤＤＣが出力する基準電源電圧値が不安定となる。
【００１１】
本発明の一実施例では、変調信号の周波数の切り替えに対応して増幅器の電源電圧を最適化可能な送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、送信装置は、送信データを変調した第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を抽出する第１エンベロープ抽出部と、該送信データを該第１変調信号よりも高い周波数で変調した第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を抽出する第２エンベロープ抽出部と、該第１または第２変調信号を増幅する増幅部と、該第１または第２のエンベロープ信号に基づいて、該増幅部に供給する電源電圧を出力する電源生成部と、該第１または第２変調信号のいずれか一方を該増幅部に増幅させると共に、対応する該第１または第２エンベロープ信号のいずれか一方に基づいて該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
実施形態によれば、変調信号の周波数の切り替えに対応して増幅器の電源電圧を最適化可能な送信装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施例にかかる送信装置のブロック図である。
【図２】第１のエンベロープ抽出部の詳細ブロック図である。
【図３】第２のエンベロープ抽出部の詳細ブロック図である。
【図４】制御部の制御フロー図である。
【図５】制御部の制御テーブル図である。
【図６】制御部が出力する制御信号のタイミングチャート図である。
【図７】無線通信装置の実装ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本実施の形態について説明する。なお、各実施形態における構成の組み合わせも本発明の実施形態に含まれる。
【００１６】
図１は本実施例にかかる送信装置１のブロック図である。送信装置１は携帯端末の無線モデムから出力される、Ｉ／Ｑマッピングされたデジタル信号を受信する。送信装置１はＩ／Ｑマッピングされたデジタル信号であるＩ／Ｑ信号を選択された通信方式および周波数に変調する。送信装置１は変調したＩ／Ｑ信号を搬送波にミキシングする。送信装置１はミキシングしたＩ／Ｑ信号をパワーアンプにより増幅する。送信装置１は増幅したＩ／Ｑ信号をＲＦ信号としてアンテナから送出する。
【００１７】
送信装置１はＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）処理部２、第２エンベロープ抽出部３、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４、スイッチ５、ＤＤＣ（ＤＣ−ｔｏ−ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）６、スイッチ７、コンデンサ８、９を有する。
【００１８】
ＲＦ処理部２は無線送信するＩ／Ｑ信号を通信方式に応じて変調すると共に、変調信号の周波数を無線送信する周波数に変換する。ＲＦ処理部２は制御部１１、第１エンベロープ抽出部１２、デジタル処理部１３、マルチモードモデム１４、周波数コンバータ１５、ポートスイッチ１６を有する。
【００１９】
制御部１１は、通信方式を選択する選択信号５０に応じて、送信装置１の動作を切り替える制御信号を出力する。制御部１１は送信する複数の制御信号の送信タイミングを最適化することにより、１つの通信方式から他の通信方式へ正確に切り替える。通信方式のサーチは携帯端末における図示しないベースバンド処理部により行われる。ベースバンド処理部はサーチ結果に基づいて選択信号を制御部１１に送信する。
【００２０】
第１エンベロープ抽出部１２は送信データを変調した変調信号に基づいてエンベロープ成分を抽出する。第１エンベロープ抽出部１２は抽出したエンベロープ成分の振幅に基づいて、ＤＤＣが出力する電源電圧値を調整するためのエンベロープ信号を出力する。第１エンベロープ抽出部１２の出力は、制御信号５１の設定値に応じて有効になる。第１エンベロープ抽出部１２への電源供給は、制御信号５１の設定値に応じて有効にしても良い。動作不要な場合に第１エンベロープ抽出部１２への電源供給を停止することにより、消費電力を削減することが出来る。第１エンベロープ抽出部１２についての詳細は後述する。
【００２１】
デジタル処理部１３は受信したＩ／Ｑ信号をＩチャネルおよびＱチャネルに分離する。
【００２２】
マルチモードモデム１４は制御部１１から送信される制御信号５６に基づいて選択された通信方式および搬送波周波数に応じて、Ｉ／Ｑ信号を変調する。マルチモードモデム１４は制御信号５６に基づいて切り替えたデジタルフィルタの帯域幅に応じて、Ｉ／Ｑ信号を処理する。マルチモードモデム１４は、デジタルフィルタ処理されたＩ／Ｑ信号を第１エンベロープ抽出部１２に出力する。マルチモードモデム１４はデジタルフィルタ処理されたＩ／Ｑ信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換する。
【００２３】
周波数コンバータ１５はアナログ信号に変換されたＩ／Ｑ信号をＲＦ送信用の搬送波周波数帯域に周波数変換する。搬送波周波数帯域は、周波数コンバータ１５において、変調信号が入力される入力端子に対応する周波数帯域である。周波数コンバータ１５は周波数変換した変調信号をポートスイッチ１６に出力する。
【００２４】
ポートスイッチ１６は選択された通信方式および搬送波周波数に応じて変調信号の接続先である増幅部を決定する。ポートスイッチ１６は決定した接続先に対応して出力先を切り替える。ポートスイッチ１６の出力先の切り替えは、制御部１１から出力される制御信号に基づいて行っても良い。
【００２５】
第２エンベロープ抽出部３は第１エンベロープ抽出部１２により処理される変調信号よりも高周波の変調信号に基づいてエンベロープ信号を抽出する。ＤＤＣ６が出力する電源電圧の値は、抽出したエンベロープ信号に基づいて調整される。第２エンベロープ抽出部３はエンベロープ生成部１７、ポートスイッチ１８を有する。第２エンベロープ抽出部３の動作は制御信号５１に応じて有効になる。エンベロープ生成部１７への電源供給は、制御信号５１の設定値に応じて有効にしても良い。動作不要な場合にエンベロープ生成部１７への電源供給を停止することにより、消費電力を削減することが出来る。
【００２６】
エンベロープ生成部１７はポートスイッチ１８から入力された変調信号の振幅と、変調信号をＰＡ４で増幅し一定の割合で減衰させた波形振幅との大小関係に基づいて、ＤＤＣ６から出力される電源電圧値の調整に用いるエンベロープ信号を出力する。エンベロープ生成部１７についての詳細は後述する。
【００２７】
ポートスイッチ１８はポートスイッチ１６の出力とＰＡ４の入力とを接続する。ポートスイッチ１８はＰＡ４への変調信号の入力に応じて、エンベロープ生成部１７へ変調信号を出力する。ポートスイッチ１８の出力先の切り替えは、制御部１１から出力される制御信号５１に基づいて行っても良い。
【００２８】
ＰＡ４はＲＦ処理部２から受信した変調信号を増幅する増幅部である。ＰＡ４は複数の増幅器１９、２０、複数のＣＵＰ（Ｃｏｕｐｌｅｒ）２１、２２を有する。ＰＡ４は制御部１１から送信される制御信号５５の設定値に応じて、ＤＤＣ６から出力される電源電圧を印加する増幅器を切り替える。
【００２９】
増幅器１９の出力はＣＵＰ２１に入力される。増幅器２０の出力はＣＵＰ２２に入力される。増幅器１９、２０はそれぞれ、第２エンベロープ抽出部３から受信した搬送波を増幅する。増幅器１９、２０はそれぞれ電気的特性が異なる。例えば増幅器１９は数１００ＭＨｚの低周波帯域用であり、増幅器２０は数ＧＨｚの高周波帯域用としてもよい。増幅器１９、２０は増幅信号をＣＵＰ２１、２２へ出力する。ＣＵＰ２１、２２は増幅器１９、２０から受信した増幅信号の一部を第２エンベロープ抽出部３にフィードバックする方向性結合器の一種である。フィードバックされた増幅信号の一部は、エンベロープ生成部１７に入力される。なお、本実施例においてＰＡ４は２つの増幅器および２つのＣＵＰを有するが、３つ以上の増幅器およびＣＵＰを有しても良い。
【００３０】
スイッチ５は選択された通信方式に応じてアンテナから無線送信する前のフィルタリング処理を切り替える。スイッチ５の複数の出力はそれぞれ異なる複数のフィルタに接続される。接続先のフィルタのフィルタ特性は搬送波の周波数帯域に応じて最適化する。搬送波の周波数帯域は通信方式に応じて周波数コンバータ１５により設定される。制御部１１は通信方式に応じて値を設定した制御信号５３をスイッチ５に出力する。スイッチ５は制御部１１から受信した制御信号５３の設定値に応じて、接続先のフィルタを切り替える。
【００３１】
ＤＤＣ６はＰＡ４に電源を供給する電源生成部である。ＤＤＣ６は第１エンベロープ抽出部１２または第２エンベロープ抽出部３から出力されるエンベロープ信号に応じて電源電圧値を変化させる。ＤＤＣ６の動作周波数は第１エンベロープ抽出部１２または第２エンベロープ抽出部３から出力されるエンベロープ信号のいずれか周波数が高いほうを考慮して設定する。ＤＤＣ６は入力されるエンベロープ信号の変化に合わせて出力電圧値を変化させる。
【００３２】
なお、ＤＤＣ６に入力されるエンベロープ信号は、ＤＤＣ６の入力部にスイッチを設け、２つのエンベロープ信号のいずれかを制御部１１からの制御信号で選択してもよい。
【００３３】
スイッチ７は制御部１１から出力される制御信号５４の設定値に応じてコンデンサ８またはコンデンサ９をＰＡ４の電源供給ラインに接続する。ＰＡ４は制御信号５５の設定値に応じて、増幅器１９または増幅器２０を電源供給ラインに接続する。増幅器１９、２０はそれぞれ消費電力や増幅率などの電気的特性が異なる。増幅器が安定して動作するために最適なコンデンサの容量値は増幅器の電気的特性によって異なる。選択した増幅器の電気的特性に応じて最適なコンデンサを接続することにより、制御部１１は増幅器を安定して動作させることが出来る。
【００３４】
増幅器に供給される電源電圧を安定させるためのコンデンサは、バイパスコンデンサと呼ばれる。エンベロープトラッキングによるＰＡ４の電源電圧調整において、バイパスコンデンサはエンベロープ信号周波数におけるフィルタとして機能する。よって、理想的にはバイパスコンデンサを実装しないのが望ましい。しかしながらバイパスコンデンサが無ければ増幅器に供給される電源電圧が不安定となるため、増幅器の動作が不安定になる。
【００３５】
増幅器のバイパスコンデンサの容量値は、増幅器の電源供給ラインをハイインピーダンスにすると共に、電源供給ラインを伝播する電源電圧の変動周波数の２倍高調波を低インピーダンスにするように選択する。すなわち増幅器のバイパスコンデンサの最適値は、増幅器の電気的特性とＤＤＣ６に入力されるエンベロープ信号の周波数により決定する。
【００３６】
例えばエンベロープ信号をＧＳＭ方式における変調信号から抽出している場合、数百ｋＨｚでハイインピーダンスとなる１０００ｐＦ程度の容量値とする。これに対しエンベロープ信号をＬＴＥ方式における変調信号から抽出している場合、バイパスコンデンサの容量値が１０００ｐＦのままだとエンベロープ信号がフィルタリングされる。そのためバイパスコンデンサの容量値は、数１０ＭＨｚでハイインピーダンスとなる１００ｐＦ程度に低くする必要がある。前述の通り、通信方式に応じて電源供給ラインに接続するコンデンサをスイッチ７で切り替えることにより、選択中の通信方式に最適なコンデンサ容量値を設定することが出来る。
【００３７】
バイパスコンデンサはＰＡ４の内部に実装しても良い。バイパスコンデンサをＰＡ４に近づけて実装することにより、電源供給ラインに寄生するインダクタンス成分やキャパシタンス成分の影響を小さくすることが出来る。
【００３８】
コンデンサ１０はエンベロープ生成部１７から出力される信号の直流成分をカットし、交流成分のみをＰＡ４の電源供給ラインに流入させる。ＰＡ４にはＤＤＣ６から供給される直流電源電圧にコンデンサ１０を通過した交流電圧成分が合成されて供給される。
【００３９】
以上の通り送信装置１は、通信方式に応じて制御部１１から出力される制御信号の設定値を変えることにより、ＤＤＣ６の出力電圧値を決定するエンベロープ信号を最適化する。これにより、通信方式の切り替えに対応して増幅器に供給する電源電圧の値を最適化することが出来る。
【００４０】
図２は第１エンベロープ抽出部１２の詳細ブロック図である。前述の通り第１エンベロープ抽出部１２は、ＧＳＭなどの低周波の通信方式選択時において、ＤＤＣ６の出力電圧を調整するためのエンベロープ信号を抽出する。第１エンベロープ抽出部１２は加算部３０、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）３１、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）３２、遅延補正部３３を有する。
【００４１】
加算部３０はマルチモードモデム１４から出力されたＩ／Ｑ信号を合成する。加算部３０は加算結果をデジタル信号として出力する。ＤＡＣ３１は加算部３０から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換する。ＤＡＣ３１は変換したアナログ信号を出力する。ＬＰＦ３２はＤＡＣ３１から受信したアナログ信号の搬送波である高周波成分を除去する。高周波成分を除去することにより、第１エンベロープ抽出部１２は高周波成分を除去する前のアナログ信号の包絡線を得ることが出来る。ＬＰＦ３２は高周波成分を除去した後のアナログ信号をエンベロープ信号として出力する。遅延補正部３３はＰＡ４に入力される変調信号とＤＤＣ６からＰＡ４に供給される電源電圧が同期するように、第１エンベロープ抽出部１２による処理遅延を補正する。遅延補正部３３は遅延補正したエンベロープ信号を出力する。
【００４２】
図３はエンベロープ生成部１７の詳細ブロック図である。前述の通りエンベロープ生成部１７は、高周波の通信方式選択時において、ＤＤＣ６の出力電圧を調整するためのエンベロープ信号を抽出する。エンベロープ生成部１７はＤＥＴ（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）４０、エラーアンプ４１、ＬＰＦ４２、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）４３、ＡＴＴ（Ａｔｔｅｎｅｔｏｒ）４４を有する。なお本実施例において、ＰＡ４は増幅器１９およびＣＵＰ２１の動作が有効になるように設定されているものとする。
【００４３】
ＤＥＴ４０はポートスイッチ１８から出力された変調信号を振幅検波する。ＤＥＴ４０は振幅検波した検波信号をエラーアンプ４１へ出力する。
【００４４】
増幅器１９はポートスイッチ１８から出力された変調信号を一定の利得で増幅する。増幅器１９は増幅した変調信号を出力する。ＣＵＰ２１は増幅された変調信号のうち一定の比率の変調信号を分岐させて出力する。ＡＴＴ４４はＣＵＰ２１から受信した変調信号を一定の減衰率で減衰させる。ＡＴＴ４４は減衰させた変調信号をエラーアンプ４１へ出力する。
【００４５】
エラーアンプ４１はＤＥＴ４０から受信した検波信号の振幅とＡＴＴ４４から受信した変調信号の振幅とを比較する比較部である。エラーアンプ４１は比較結果に応じた電圧波形を出力する。
【００４６】
ＬＰＦ４２は電圧波形の高周波成分を除去した低周波成分をエンベロープ信号として出力する。ＤＤＣ６はＬＰＦ４２から出力されたエンベロープ信号に応じて電源電圧を出力する。ＤＤＣ６から出力された電源電圧は電源供給ラインを通ってＰＡ４に供給される。
【００４７】
ＨＰＦ４３は電圧波形の低周波成分をカットし、高周波信号を出力する。コンデンサ１０はＨＰＦ４３から出力された高周波信号の直流成分をカットする。コンデンサ１０の端子の一方は、ＤＤＣ６からＰＡ４に接続された電源供給ラインに接続されている。コンデンサ１０により直流成分をカットされた高周波信号電圧はＤＤＣ６から出力される電源電圧に重畳される。
【００４８】
以上の通りＤＤＣ６からＰＡ４に供給される電源電圧は、一定の直流電圧と、当該一定の直流電圧を超える振幅を有する交流電圧との和となる。よってＰＡ４に供給される電源電圧値はＰＡ４に入力される変調信号の振幅変化に応じた値となる。また、一定の直流電圧を超える振幅の交流電圧にのみ追従させることにより、ＤＤＣ６の応答速度が遅くても、ＰＡ４に供給する電源電圧値を変調信号の振幅変化に追従させることが出来る。
【００４９】
図４は制御部１１の制御フロー図である。制御部１１は通信方式の切替を指示する選択信号５０を受信する（ステップＳ１０）。選択信号５０は例えばＩｎｔｅｒ−ＲＡＴ Ｈａｎｄｏｖｅｒ時におけるＲＦ処理部２の制御信号である。図４の処理は制御部１１などに記憶された制御プログラムに記載されている。制御部１１は制御プログラムを実行することにより、図４の制御を実現する。
【００５０】
選択信号５０を受信した制御部１１は、選択信号５０の設定値に基づいて制御テーブル９０を参照する（ステップＳ１１）。制御テーブル９０は制御部１１に実装されたメモリ領域に記憶しても良いし、制御部１１の外部メモリに記憶しても良い。
【００５１】
制御部１１は制御テーブル９０の参照により、通信方式および変調信号の周波数に応じた制御信号５１、５３、５４、５５、５６の設定値を取得する。制御部１１は取得した制御信号を後述する適切なタイミングで送信装置１の各部に出力する（ステップＳ１２）。
【００５２】
制御信号を適切なタイミングで送信装置１の各部に送信し、各部の切り替え処理が完了後、制御部１１はＲＦ処理部２の変調信号出力をイネーブル状態にする（ステップＳ１３）。適切なタイミングで各部の切り替え処理を実行後に変調信号出力をイネーブル状態にすることにより、選択された通信方式およびバンド帯域に応じて、制御部１１は送信装置１の増幅器に供給する電源電圧の値を最適化することが出来る。
【００５３】
図５は制御部１１が選択信号を受信した場合に制御信号の設定値を決定するために参照する制御テーブル９０である。制御テーブル９０において、列７０、７１は選択信号５０に設定された通信方式およびバンド帯域である。列７０は選択可能な通信方式がＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥの３種であることを示す。列７１のバンド帯域において、ＬＢ（Ｌｏｗ Ｂａｎｄ）は各通信方式における低周波帯域、ＨＢ（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄ）は各通信方式における高周波帯域を示す。具体的なバンド帯域は通信方式ごとに異なってよい。通信方式とバンド帯域の組み合わせから、バンド帯域の周波数を特定することが出来る。
【００５４】
制御テーブル９０において、列７２から７６は、選択信号５０に基づいて参照される制御信号５１、５３、５４、５５、５６の設定値である。本実施例において制御部１１は、列７０の通信方式および列７１のバンド帯域の組み合わせから１つを選択するように説明しているが、選択肢を制御テーブル９０の内容に限定するものではない。
【００５５】
制御テーブル９０において、行７７から８２は、それぞれの通信方式およびバンド帯域に対応する、制御信号５１、５３、５４、５５、５６の設定値である。例えば行７７は、制御部１１が通信方式としてＧＳＭを選択し、バンド帯域としてＬＢを選択した場合の各制御信号の設定値である。行７７は制御信号５１として‘Ａ１’、制御信号５３として‘Ａ２’、制御信号５４として‘Ａ３’、制御信号５５として‘Ａ４’、制御信号５６として‘Ａ５’が割り当てられることを示す。他の行７８から行８２も行７７と同様なので、その説明を省略する。
【００５６】
以上の通り制御部１１は、受信した選択信号５０に含まれる通信方式およびバンド帯域の情報に基づいて制御テーブル９０を参照する。制御テーブル９０を参照することにより制御部１１は、送信装置１の各部に送信する各制御信号の設定値を確定することが出来る。
【００５７】
図６は制御部１１が出力する制御信号のタイミングチャート図である。図６の各波形に付与された数字は、図１の送信装置１に記載された各制御信号の参照符号に対応している。また各波形のレベル変化は、１つの方式に対応する制御信号の設定値から、他の方式に対応する制御信号の設定値へ変化したことを示す。
【００５８】
制御部１１は選択信号５０を受信する。制御部１１は選択信号５０の設定値に応じて、通信方式および変調信号のバンド経路を決定する。制御部１１は決定した変調信号のバンド経路に応じて制御信号５１を出力する。制御信号５１は第１エンベロープ抽出部１２または第２エンベロープ抽出部３のいずれかの動作を有効にする信号である。
【００５９】
制御部１１はＤＤＣ６の電源をオンにする制御信号５２を送信する。ＤＤＣ６はアイドリング状態であっても電力を消費する。制御部１１は通信方式が決定していない時のＤＤＣ６の電源をオフにすることにより、送信装置１の消費電力を削減することが出来る。
【００６０】
ＤＤＣ６の電源をオンにする制御信号５２を送信して一定時間経過後、制御部１１はスイッチ５に対し、接続先のアンテナを切り替える制御信号５３を送信する。ＤＤＣ６は電源をオンにしてから駆動可能状態になるまでに、スイッチ５の切替動作完了よりも長い時間を要するためである。例えばスイッチ５の切替動作完了に５μｓ要するのに対し、ＤＤＣ６は駆動可能になるのに１０μｓ要するとする。この場合、制御部１１は制御信号５２を送信して５μｓ以上経過後に、制御信号５３を送信するように設定する。
【００６１】
制御部１１はスイッチ７に対し、接続先のコンデンサを切り替える制御信号５４を送信する。ＤＤＣ６からの電源供給が開始される前にコンデンサを電源供給ラインに接続することにより、電源供給前にコンデンサを充電する。電源供給前にコンデンサを充電することにより、ＤＤＣ６からの電源供給開始時にコンデンサに電流が流れ込み、電源電圧が急激に低下するのを防止することが出来る。
【００６２】
制御部１１はＰＡ４に対し、動作を有効にする増幅器を切り替える制御信号５５を送信する。増幅器は無入力信号状態であってもアイドリング電流が流れるため、増幅信号送出の直前に起動する。起動後制御部１１はＰＡ４の出力イネーブルを解除する。
【００６３】
制御部１１はマルチモードモデム１４に対し、通信方式に応じたモデム処理の設定を行う制御信号５６を送信する。マルチモードモデム１４の設定が完了すると、ＲＦ処理部２はＩ／Ｑ信号の変調処理を開始する。ＲＦ処理部２が変調信号を出力するときには変調信号を増幅し送信するＰＡ４およびＰＡ４へ電源供給するＤＤＣ６のスタンバイが完了している。よって送信装置１は切り替え動作後すぐに安定した状態で、変調信号を増幅および送信することが出来る。
【００６４】
図７は無線通信装置６４の実装ブロック図である。無線通信装置６４は送信装置１、電源６１、アンテナスイッチ６２、アンテナ６３、フィルタ６５、６６を有する。図７において、図１の送信装置１のブロック図と同一部材には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
送信装置１において、ＲＦ処理部２はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスにより実装される。エンベロープ生成部１７およびポートスイッチ１８もＣＭＯＳプロセスにより実装可能である。よってＲＦ処理部２、エンベロープ生成部１７、およびポートスイッチ１８は同じＣＭＯＳプロセスで電源制御モジュール６０とすることが出来る。電源制御モジュール６０はＰＡ４に変調信号を出力すると共に、ＰＡ４の電源電圧を生成するＤＤＣ６の出力電圧値を調整するエンベロープ信号を出力する。第１エンベロープ抽出部１２および第２エンベロープ抽出部３を単一のモジュールとして集積化することにより、無線通信装置６４を小型化することが出来る。
【００６６】
ＰＡ４は一般にＧａＡｓプロセスで実装されるため、電源制御モジュール６０とは別チップとなる。またＤＤＣ６は消費電力が大きく発熱量も大きいため、電源制御モジュール６０と同一チップにすることは困難である。異なるエンベロープ抽出方式を同一モジュール化すると共にＤＤＣ６を共有することにより、無線通信装置６４はバンド帯域の異なる複数の通信方式に対応させてＰＡ４に供給する電力を最適化すると共に、装置の小型化を実現することが出来る。
【００６７】
電源６１はＤＤＣ６に電源を供給する。携帯型の無線通信装置の場合、電源６１は一般にバッテリーである。
【００６８】
フィルタ６５、６６はＰＡ４から出力された変調信号のバンド帯域に合わせて、不要な高調波成分などをフィルタリング処理する。本実施例においてフィルタはＬＴＥのラインのみに挿入されているが、ＧＳＭのラインにも挿入してよい。
【００６９】
アンテナスイッチ６２はフィルタリング処理された変調信号を選択し、アンテナ６３に送信する。アンテナ６３はアンテナスイッチから受信した変調信号を他の装置に送信する。
【００７０】
以上の通り無線通信装置６４は、バンド帯域の異なる複数の通信方式に対応させてＰＡ４に供給する電力を最適化すると共に、装置の小型化を実現することが出来る。
【符号の説明】
【００７１】
１ 送信装置
２ ＲＦ処理部
３ 第２エンベロープ抽出部
４ ＰＡ
５、７ スイッチ
６ ＤＤＣ
８、９、１０ コンデンサ
１１ 制御部
１２ 第１エンベロープ抽出部
１３ デジタル処理部
１４ マルチモードモデム
１５ 周波数コンバータ
１６ ポートスイッチ
１７ エンベロープ生成部
１８ ポートスイッチ
１９、２０ 増幅器
２１、２２ ＣＵＰ
３０ 加算部
３１ ＤＡＣ
３２ ＬＰＦ
３３ 遅延補正部
４０ ＤＥＴ
４１ エラーアンプ
４３ ＨＰＦ
４４ ＡＴＴ
６０ 電源制御モジュール
６１ 電源
６２ アンテナスイッチ
６３ アンテナ
６４ 無線通信装置
６５、６６ フィルタ
９０ 制御テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンベロープトラッキングにより増幅器の電源を制御する送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信に用いられる通信装置は、無線信号を送信するための送信装置を有する。送信装置は送信対象の変調信号を増幅器により増幅する。送信装置は増幅器により増幅した変調信号をアンテナで無線送信する。
【０００３】
例えばＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）などの変調方式において、変調信号の振幅は時間的に変化する。無線通信の信頼性向上のため、増幅器の増幅率は、入力される変調信号の振幅に関わらず一定であることが望ましい。増幅器の増幅率を安定させるため、増幅器の電源電圧値は入力される変調信号の最大振幅に対応して設定する。
【０００４】
変調信号の最大振幅に対応して増幅器の電源電圧を設定した場合、変調信号の振幅が小さい場合であっても増幅器の電源電圧は大きいままである。増幅器の電源電圧値に対し、増幅器に入力される変調信号の振幅が小さすぎる場合、増幅器の電力損失は大きくなる。
【０００５】
増幅器に入力される変調信号の振幅に応じて増幅器の電源電圧値を変えることにより、増幅器の電力損失を小さくすることが出来る。変調信号の周波数よりも低い周波数で変調振幅の変化に追従して増幅器の電源電圧を変化させる手法をエンベロープトラッキングという。送信装置の通信速度に応じたいくつかのエンベロープトラッキングに関する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献１における送信装置は、ベースバンド処理部から出力される変調信号に基づいてエンベロープ信号を抽出する、エンベロープトラッキング方式に関する技術を開示する。抽出されたエンベロープ信号は、増幅器の電源を生成するＤＤＣ（ＤＣ ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）の出力電圧制御端子に入力される。ＤＤＣがエンベロープ信号の振幅変化に応答する必要があるため、本方式は応答速度が低くてもよいＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式など数１００ｋＨｚの比較的低速な通信方式に適している。
【０００７】
特許文献２における送信装置は、変調されたＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号からエンベロープ信号を抽出する、エンベロープトラッキングに関する技術を開示する。特許文献２における送信装置では、ＲＦ信号の平均電力を検波し、検波信号と送信するＲＦ信号との差分を抽出することでエンベロープ信号を生成する。
【０００８】
特許文献２におけるエンベロープトラッキング方式では、検波したＲＦ信号の平均電力に基づいて増幅器に印加する基準電源電圧をＤＤＣにより生成すると共に、検波信号と送信するＲＦ信号との差分を基準電源電圧に重畳させる。基準電源電圧の制御は増幅器を含む閉ループ制御となる。閉ループは平均電力を抽出するためのＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を有する。ＬＰＦの帯域は変調信号の周波数に応じて最適化する。本方式においてＤＤＣはＬＰＦにより抽出された平均電力に追従すればよい。このため本方式はＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）など数１０ＭＨｚの高速通信方式に対応可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０６−７７７４０号公報
【特許文献２】特表２００９−５２５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
送信装置を複数の異なる周波数の変調信号の送信に対応させる場合を考える。かかる送信装置に特許文献１のエンベロープトラッキング方式を採用した場合、ＤＤＣを高周波のエンベロープ信号に対応させる必要が生じる。ＤＤＣは高周波に対応するほど変換効率が下がるため、送信装置全体の消費電力効率低下の原因となる。一方、特許文献２のエンベロープトラッキング方式を採用した場合、ＬＰＦの帯域を高周波の変調信号に応じて最適化する必要がある。そうすると低速通信方式での動作時にＬＰＦの帯域が広すぎるため、雑音成分がＬＰＦを通過しやすくなる。この結果ＤＤＣが出力する基準電源電圧値が不安定となる。
【００１１】
本発明の一実施例では、変調信号の周波数の切り替えに対応して増幅器の電源電圧を最適化可能な送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、送信装置は、送信データを変調した第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を抽出する第１エンベロープ抽出部と、該送信データを該第１変調信号よりも高い周波数で変調した第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を抽出する第２エンベロープ抽出部と、該第１または第２変調信号を増幅する増幅部と、該第１または第２のエンベロープ信号に基づいて、該増幅部に供給する電源電圧を出力する電源生成部と、該第１または第２変調信号のいずれか一方を該増幅部に増幅させると共に、対応する該第１または第２エンベロープ信号のいずれか一方に基づいて該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
実施形態によれば、変調信号の周波数の切り替えに対応して増幅器の電源電圧を最適化可能な送信装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施例にかかる送信装置のブロック図である。
【図２】第１のエンベロープ抽出部の詳細ブロック図である。
【図３】第２のエンベロープ抽出部の詳細ブロック図である。
【図４】制御部の制御フロー図である。
【図５】制御部の制御テーブル図である。
【図６】制御部が出力する制御信号のタイミングチャート図である。
【図７】無線通信装置の実装ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本実施の形態について説明する。なお、各実施形態における構成の組み合わせも本発明の実施形態に含まれる。
【００１６】
図１は本実施例にかかる送信装置１のブロック図である。送信装置１は携帯端末の無線モデムから出力される、Ｉ／Ｑマッピングされたデジタル信号を受信する。送信装置１はＩ／Ｑマッピングされたデジタル信号であるＩ／Ｑ信号を選択された通信方式および周波数に変調する。送信装置１は変調したＩ／Ｑ信号を搬送波にミキシングする。送信装置１はミキシングしたＩ／Ｑ信号をパワーアンプにより増幅する。送信装置１は増幅したＩ／Ｑ信号をＲＦ信号としてアンテナから送出する。
【００１７】
送信装置１はＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）処理部２、第２エンベロープ抽出部３、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４、スイッチ５、ＤＤＣ（ＤＣ−ｔｏ−ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）６、スイッチ７、コンデンサ８、９を有する。
【００１８】
ＲＦ処理部２は無線送信するＩ／Ｑ信号を通信方式に応じて変調すると共に、変調信号の周波数を無線送信する周波数に変換する。ＲＦ処理部２は制御部１１、第１エンベロープ抽出部１２、デジタル処理部１３、マルチモードモデム１４、周波数コンバータ１５、ポートスイッチ１６を有する。
【００１９】
制御部１１は、通信方式を選択する選択信号５０に応じて、送信装置１の動作を切り替える制御信号を出力する。制御部１１は送信する複数の制御信号の送信タイミングを最適化することにより、１つの通信方式から他の通信方式へ正確に切り替える。通信方式のサーチは携帯端末における図示しないベースバンド処理部により行われる。ベースバンド処理部はサーチ結果に基づいて選択信号を制御部１１に送信する。
【００２０】
第１エンベロープ抽出部１２は送信データを変調した変調信号に基づいてエンベロープ成分を抽出する。第１エンベロープ抽出部１２は抽出したエンベロープ成分の振幅に基づいて、ＤＤＣが出力する電源電圧値を調整するためのエンベロープ信号を出力する。第１エンベロープ抽出部１２の出力は、制御信号５１の設定値に応じて有効になる。第１エンベロープ抽出部１２への電源供給は、制御信号５１の設定値に応じて有効にしても良い。動作不要な場合に第１エンベロープ抽出部１２への電源供給を停止することにより、消費電力を削減することが出来る。第１エンベロープ抽出部１２についての詳細は後述する。
【００２１】
デジタル処理部１３は受信したＩ／Ｑ信号をＩチャネルおよびＱチャネルに分離する。
【００２２】
マルチモードモデム１４は制御部１１から送信される制御信号５６に基づいて選択された通信方式および搬送波周波数に応じて、Ｉ／Ｑ信号を変調する。マルチモードモデム１４は制御信号５６に基づいて切り替えたデジタルフィルタの帯域幅に応じて、Ｉ／Ｑ信号を処理する。マルチモードモデム１４は、デジタルフィルタ処理されたＩ／Ｑ信号を第１エンベロープ抽出部１２に出力する。マルチモードモデム１４はデジタルフィルタ処理されたＩ／Ｑ信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換する。
【００２３】
周波数コンバータ１５はアナログ信号に変換されたＩ／Ｑ信号をＲＦ送信用の搬送波周波数帯域に周波数変換する。搬送波周波数帯域は、周波数コンバータ１５において、変調信号が入力される入力端子に対応する周波数帯域である。周波数コンバータ１５は周波数変換した変調信号をポートスイッチ１６に出力する。
【００２４】
ポートスイッチ１６は選択された通信方式および搬送波周波数に応じて変調信号の接続先である増幅部を決定する。ポートスイッチ１６は決定した接続先に対応して出力先を切り替える。ポートスイッチ１６の出力先の切り替えは、制御部１１から出力される制御信号に基づいて行っても良い。
【００２５】
第２エンベロープ抽出部３は第１エンベロープ抽出部１２により処理される変調信号よりも高周波の変調信号に基づいてエンベロープ信号を抽出する。ＤＤＣ６が出力する電源電圧の値は、抽出したエンベロープ信号に基づいて調整される。第２エンベロープ抽出部３はエンベロープ生成部１７、ポートスイッチ１８を有する。第２エンベロープ抽出部３の動作は制御信号５１に応じて有効になる。エンベロープ生成部１７への電源供給は、制御信号５１の設定値に応じて有効にしても良い。動作不要な場合にエンベロープ生成部１７への電源供給を停止することにより、消費電力を削減することが出来る。
【００２６】
エンベロープ生成部１７はポートスイッチ１８から入力された変調信号の振幅と、変調信号をＰＡ４で増幅し一定の割合で減衰させた波形振幅との大小関係に基づいて、ＤＤＣ６から出力される電源電圧値の調整に用いるエンベロープ信号を出力する。エンベロープ生成部１７についての詳細は後述する。
【００２７】
ポートスイッチ１８はポートスイッチ１６の出力とＰＡ４の入力とを接続する。ポートスイッチ１８はＰＡ４への変調信号の入力に応じて、エンベロープ生成部１７へ変調信号を出力する。ポートスイッチ１８の出力先の切り替えは、制御部１１から出力される制御信号５１に基づいて行っても良い。
【００２８】
ＰＡ４はＲＦ処理部２から受信した変調信号を増幅する増幅部である。ＰＡ４は複数の増幅器１９、２０、複数のＣＵＰ（Ｃｏｕｐｌｅｒ）２１、２２を有する。ＰＡ４は制御部１１から送信される制御信号５５の設定値に応じて、ＤＤＣ６から出力される電源電圧を印加する増幅器を切り替える。
【００２９】
増幅器１９の出力はＣＵＰ２１に入力される。増幅器２０の出力はＣＵＰ２２に入力される。増幅器１９、２０はそれぞれ、第２エンベロープ抽出部３から受信した搬送波を増幅する。増幅器１９、２０はそれぞれ電気的特性が異なる。例えば増幅器１９は数１００ＭＨｚの低周波帯域用であり、増幅器２０は数ＧＨｚの高周波帯域用としてもよい。増幅器１９、２０は増幅信号をＣＵＰ２１、２２へ出力する。ＣＵＰ２１、２２は増幅器１９、２０から受信した増幅信号の一部を第２エンベロープ抽出部３にフィードバックする方向性結合器の一種である。フィードバックされた増幅信号の一部は、エンベロープ生成部１７に入力される。なお、本実施例においてＰＡ４は２つの増幅器および２つのＣＵＰを有するが、３つ以上の増幅器およびＣＵＰを有しても良い。
【００３０】
スイッチ５は選択された通信方式に応じてアンテナから無線送信する前のフィルタリング処理を切り替える。スイッチ５の複数の出力はそれぞれ異なる複数のフィルタに接続される。接続先のフィルタのフィルタ特性は搬送波の周波数帯域に応じて最適化する。搬送波の周波数帯域は通信方式に応じて周波数コンバータ１５により設定される。制御部１１は通信方式に応じて値を設定した制御信号５３をスイッチ５に出力する。スイッチ５は制御部１１から受信した制御信号５３の設定値に応じて、接続先のフィルタを切り替える。
【００３１】
ＤＤＣ６はＰＡ４に電源を供給する電源生成部である。ＤＤＣ６は第１エンベロープ抽出部１２または第２エンベロープ抽出部３から出力されるエンベロープ信号に応じて電源電圧値を変化させる。ＤＤＣ６の動作周波数は第１エンベロープ抽出部１２または第２エンベロープ抽出部３から出力されるエンベロープ信号のいずれか周波数が高いほうを考慮して設定する。ＤＤＣ６は入力されるエンベロープ信号の変化に合わせて出力電圧値を変化させる。
【００３２】
なお、ＤＤＣ６に入力されるエンベロープ信号は、ＤＤＣ６の入力部にスイッチを設け、２つのエンベロープ信号のいずれかを制御部１１からの制御信号で選択してもよい。
【００３３】
スイッチ７は制御部１１から出力される制御信号５４の設定値に応じてコンデンサ８またはコンデンサ９をＰＡ４の電源供給ラインに接続する。ＰＡ４は制御信号５５の設定値に応じて、増幅器１９または増幅器２０を電源供給ラインに接続する。増幅器１９、２０はそれぞれ消費電力や増幅率などの電気的特性が異なる。増幅器が安定して動作するために最適なコンデンサの容量値は増幅器の電気的特性によって異なる。選択した増幅器の電気的特性に応じて最適なコンデンサを接続することにより、制御部１１は増幅器を安定して動作させることが出来る。
【００３４】
増幅器に供給される電源電圧を安定させるためのコンデンサは、バイパスコンデンサと呼ばれる。エンベロープトラッキングによるＰＡ４の電源電圧調整において、バイパスコンデンサはエンベロープ信号周波数におけるフィルタとして機能する。よって、理想的にはバイパスコンデンサを実装しないのが望ましい。しかしながらバイパスコンデンサが無ければ増幅器に供給される電源電圧が不安定となるため、増幅器の動作が不安定になる。
【００３５】
増幅器のバイパスコンデンサの容量値は、増幅器の電源供給ラインをハイインピーダンスにすると共に、電源供給ラインを伝播する電源電圧の変動周波数の２倍高調波を低インピーダンスにするように選択する。すなわち増幅器のバイパスコンデンサの最適値は、増幅器の電気的特性とＤＤＣ６に入力されるエンベロープ信号の周波数により決定する。
【００３６】
例えばエンベロープ信号をＧＳＭ方式における変調信号から抽出している場合、数百ｋＨｚでハイインピーダンスとなる１０００ｐＦ程度の容量値とする。これに対しエンベロープ信号をＬＴＥ方式における変調信号から抽出している場合、バイパスコンデンサの容量値が１０００ｐＦのままだとエンベロープ信号がフィルタリングされる。そのためバイパスコンデンサの容量値は、数１０ＭＨｚでハイインピーダンスとなる１００ｐＦ程度に低くする必要がある。前述の通り、通信方式に応じて電源供給ラインに接続するコンデンサをスイッチ７で切り替えることにより、選択中の通信方式に最適なコンデンサ容量値を設定することが出来る。
【００３７】
バイパスコンデンサはＰＡ４の内部に実装しても良い。バイパスコンデンサをＰＡ４に近づけて実装することにより、電源供給ラインに寄生するインダクタンス成分やキャパシタンス成分の影響を小さくすることが出来る。
【００３８】
コンデンサ１０はエンベロープ生成部１７から出力される信号の直流成分をカットし、交流成分のみをＰＡ４の電源供給ラインに流入させる。ＰＡ４にはＤＤＣ６から供給される直流電源電圧にコンデンサ１０を通過した交流電圧成分が合成されて供給される。
【００３９】
以上の通り送信装置１は、通信方式に応じて制御部１１から出力される制御信号の設定値を変えることにより、ＤＤＣ６の出力電圧値を決定するエンベロープ信号を最適化する。これにより、通信方式の切り替えに対応して増幅器に供給する電源電圧の値を最適化することが出来る。
【００４０】
図２は第１エンベロープ抽出部１２の詳細ブロック図である。前述の通り第１エンベロープ抽出部１２は、ＧＳＭなどの低周波の通信方式選択時において、ＤＤＣ６の出力電圧を調整するためのエンベロープ信号を抽出する。第１エンベロープ抽出部１２は加算部３０、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）３１、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）３２、遅延補正部３３を有する。
【００４１】
加算部３０はマルチモードモデム１４から出力されたＩ／Ｑ信号を合成する。加算部３０は加算結果をデジタル信号として出力する。ＤＡＣ３１は加算部３０から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換する。ＤＡＣ３１は変換したアナログ信号を出力する。ＬＰＦ３２はＤＡＣ３１から受信したアナログ信号の搬送波である高周波成分を除去する。高周波成分を除去することにより、第１エンベロープ抽出部１２は高周波成分を除去する前のアナログ信号の包絡線を得ることが出来る。ＬＰＦ３２は高周波成分を除去した後のアナログ信号をエンベロープ信号として出力する。遅延補正部３３はＰＡ４に入力される変調信号とＤＤＣ６からＰＡ４に供給される電源電圧が同期するように、第１エンベロープ抽出部１２による処理遅延を補正する。遅延補正部３３は遅延補正したエンベロープ信号を出力する。
【００４２】
図３はエンベロープ生成部１７の詳細ブロック図である。前述の通りエンベロープ生成部１７は、高周波の通信方式選択時において、ＤＤＣ６の出力電圧を調整するためのエンベロープ信号を抽出する。エンベロープ生成部１７はＤＥＴ（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）４０、エラーアンプ４１、ＬＰＦ４２、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｔｈ Ｆｉｌｔｅｒ）４３、ＡＴＴ（Ａｔｔｅｎｅｔｏｒ）４４を有する。なお本実施例において、ＰＡ４は増幅器１９およびＣＵＰ２１の動作が有効になるように設定されているものとする。
【００４３】
ＤＥＴ４０はポートスイッチ１８から出力された変調信号を振幅検波する。ＤＥＴ４０は振幅検波した検波信号をエラーアンプ４１へ出力する。
【００４４】
増幅器１９はポートスイッチ１８から出力された変調信号を一定の利得で増幅する。増幅器１９は増幅した変調信号を出力する。ＣＵＰ２１は増幅された変調信号のうち一定の比率の変調信号を分岐させて出力する。ＡＴＴ４４はＣＵＰ２１から受信した変調信号を一定の減衰率で減衰させる。ＡＴＴ４４は減衰させた変調信号をエラーアンプ４１へ出力する。
【００４５】
エラーアンプ４１はＤＥＴ４０から受信した検波信号の振幅とＡＴＴ４４から受信した変調信号の振幅とを比較する比較部である。エラーアンプ４１は比較結果に応じた電圧波形を出力する。
【００４６】
ＬＰＦ４２は電圧波形の高周波成分を除去した低周波成分をエンベロープ信号として出力する。ＤＤＣ６はＬＰＦ４２から出力されたエンベロープ信号に応じて電源電圧を出力する。ＤＤＣ６から出力された電源電圧は電源供給ラインを通ってＰＡ４に供給される。
【００４７】
ＨＰＦ４３は電圧波形の低周波成分をカットし、高周波信号を出力する。コンデンサ１０はＨＰＦ４３から出力された高周波信号の直流成分をカットする。コンデンサ１０の端子の一方は、ＤＤＣ６からＰＡ４に接続された電源供給ラインに接続されている。コンデンサ１０により直流成分をカットされた高周波信号電圧はＤＤＣ６から出力される電源電圧に重畳される。
【００４８】
以上の通りＤＤＣ６からＰＡ４に供給される電源電圧は、一定の直流電圧と、当該一定の直流電圧を超える振幅を有する交流電圧との和となる。よってＰＡ４に供給される電源電圧値はＰＡ４に入力される変調信号の振幅変化に応じた値となる。また、一定の直流電圧を超える振幅の交流電圧にのみ追従させることにより、ＤＤＣ６の応答速度が遅くても、ＰＡ４に供給する電源電圧値を変調信号の振幅変化に追従させることが出来る。
【００４９】
図４は制御部１１の制御フロー図である。制御部１１は通信方式の切替を指示する選択信号５０を受信する（ステップＳ１０）。選択信号５０は例えばＩｎｔｅｒ−ＲＡＴ Ｈａｎｄｏｖｅｒ時におけるＲＦ処理部２の制御信号である。図４の処理は制御部１１などに記憶された制御プログラムに記載されている。制御部１１は制御プログラムを実行することにより、図４の制御を実現する。
【００５０】
選択信号５０を受信した制御部１１は、選択信号５０の設定値に基づいて制御テーブル９０を参照する（ステップＳ１１）。制御テーブル９０は制御部１１に実装されたメモリ領域に記憶しても良いし、制御部１１の外部メモリに記憶しても良い。
【００５１】
制御部１１は制御テーブル９０の参照により、通信方式および変調信号の周波数に応じた制御信号５１、５３、５４、５５、５６の設定値を取得する。制御部１１は取得した制御信号を後述する適切なタイミングで送信装置１の各部に出力する（ステップＳ１２）。
【００５２】
制御信号を適切なタイミングで送信装置１の各部に送信し、各部の切り替え処理が完了後、制御部１１はＲＦ処理部２の変調信号出力をイネーブル状態にする（ステップＳ１３）。適切なタイミングで各部の切り替え処理を実行後に変調信号出力をイネーブル状態にすることにより、選択された通信方式およびバンド帯域に応じて、制御部１１は送信装置１の増幅器に供給する電源電圧の値を最適化することが出来る。
【００５３】
図５は制御部１１が選択信号を受信した場合に制御信号の設定値を決定するために参照する制御テーブル９０である。制御テーブル９０において、列７０、７１は選択信号５０に設定された通信方式およびバンド帯域である。列７０は選択可能な通信方式がＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥの３種であることを示す。列７１のバンド帯域において、ＬＢ（Ｌｏｗ Ｂａｎｄ）は各通信方式における低周波帯域、ＨＢ（Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄ）は各通信方式における高周波帯域を示す。具体的なバンド帯域は通信方式ごとに異なってよい。通信方式とバンド帯域の組み合わせから、バンド帯域の周波数を特定することが出来る。
【００５４】
制御テーブル９０において、列７２から７６は、選択信号５０に基づいて参照される制御信号５１、５３、５４、５５、５６の設定値である。本実施例において制御部１１は、列７０の通信方式および列７１のバンド帯域の組み合わせから１つを選択するように説明しているが、選択肢を制御テーブル９０の内容に限定するものではない。
【００５５】
制御テーブル９０において、行７７から８２は、それぞれの通信方式およびバンド帯域に対応する、制御信号５１、５３、５４、５５、５６の設定値である。例えば行７７は、制御部１１が通信方式としてＧＳＭを選択し、バンド帯域としてＬＢを選択した場合の各制御信号の設定値である。行７７は制御信号５１として‘Ａ１’、制御信号５３として‘Ａ２’、制御信号５４として‘Ａ３’、制御信号５５として‘Ａ４’、制御信号５６として‘Ａ５’が割り当てられることを示す。他の行７８から行８２も行７７と同様なので、その説明を省略する。
【００５６】
以上の通り制御部１１は、受信した選択信号５０に含まれる通信方式およびバンド帯域の情報に基づいて制御テーブル９０を参照する。制御テーブル９０を参照することにより制御部１１は、送信装置１の各部に送信する各制御信号の設定値を確定することが出来る。
【００５７】
図６は制御部１１が出力する制御信号のタイミングチャート図である。図６の各波形に付与された数字は、図１の送信装置１に記載された各制御信号の参照符号に対応している。また各波形のレベル変化は、１つの方式に対応する制御信号の設定値から、他の方式に対応する制御信号の設定値へ変化したことを示す。
【００５８】
制御部１１は選択信号５０を受信する。制御部１１は選択信号５０の設定値に応じて、通信方式および変調信号のバンド経路を決定する。制御部１１は決定した変調信号のバンド経路に応じて制御信号５１を出力する。制御信号５１は第１エンベロープ抽出部１２または第２エンベロープ抽出部３のいずれかの動作を有効にする信号である。
【００５９】
制御部１１はＤＤＣ６の電源をオンにする制御信号５２を送信する。ＤＤＣ６はアイドリング状態であっても電力を消費する。制御部１１は通信方式が決定していない時のＤＤＣ６の電源をオフにすることにより、送信装置１の消費電力を削減することが出来る。
【００６０】
ＤＤＣ６の電源をオンにする制御信号５２を送信して一定時間経過後、制御部１１はスイッチ５に対し、接続先のアンテナを切り替える制御信号５３を送信する。ＤＤＣ６は電源をオンにしてから駆動可能状態になるまでに、スイッチ５の切替動作完了よりも長い時間を要するためである。例えばスイッチ５の切替動作完了に５μｓ要するのに対し、ＤＤＣ６は駆動可能になるのに１０μｓ要するとする。この場合、制御部１１は制御信号５２を送信して５μｓ以上経過後に、制御信号５３を送信するように設定する。
【００６１】
制御部１１はスイッチ７に対し、接続先のコンデンサを切り替える制御信号５４を送信する。ＤＤＣ６からの電源供給が開始される前にコンデンサを電源供給ラインに接続することにより、電源供給前にコンデンサを充電する。電源供給前にコンデンサを充電することにより、ＤＤＣ６からの電源供給開始時にコンデンサに電流が流れ込み、電源電圧が急激に低下するのを防止することが出来る。
【００６２】
制御部１１はＰＡ４に対し、動作を有効にする増幅器を切り替える制御信号５５を送信する。増幅器は無入力信号状態であってもアイドリング電流が流れるため、増幅信号送出の直前に起動する。起動後制御部１１はＰＡ４の出力イネーブルを解除する。
【００６３】
制御部１１はマルチモードモデム１４に対し、通信方式に応じたモデム処理の設定を行う制御信号５６を送信する。マルチモードモデム１４の設定が完了すると、ＲＦ処理部２はＩ／Ｑ信号の変調処理を開始する。ＲＦ処理部２が変調信号を出力するときには変調信号を増幅し送信するＰＡ４およびＰＡ４へ電源供給するＤＤＣ６のスタンバイが完了している。よって送信装置１は切り替え動作後すぐに安定した状態で、変調信号を増幅および送信することが出来る。
【００６４】
図７は無線通信装置６４の実装ブロック図である。無線通信装置６４は送信装置１、電源６１、アンテナスイッチ６２、アンテナ６３、フィルタ６５、６６を有する。図７において、図１の送信装置１のブロック図と同一部材には同一番号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
送信装置１において、ＲＦ処理部２はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセスにより実装される。エンベロープ生成部１７およびポートスイッチ１８もＣＭＯＳプロセスにより実装可能である。よってＲＦ処理部２、エンベロープ生成部１７、およびポートスイッチ１８は同じＣＭＯＳプロセスで電源制御モジュール６０とすることが出来る。電源制御モジュール６０はＰＡ４に変調信号を出力すると共に、ＰＡ４の電源電圧を生成するＤＤＣ６の出力電圧値を調整するエンベロープ信号を出力する。第１エンベロープ抽出部１２および第２エンベロープ抽出部３を単一のモジュールとして集積化することにより、無線通信装置６４を小型化することが出来る。
【００６６】
ＰＡ４は一般にＧａＡｓプロセスで実装されるため、電源制御モジュール６０とは別チップとなる。またＤＤＣ６は消費電力が大きく発熱量も大きいため、電源制御モジュール６０と同一チップにすることは困難である。異なるエンベロープ抽出方式を同一モジュール化すると共にＤＤＣ６を共有することにより、無線通信装置６４はバンド帯域の異なる複数の通信方式に対応させてＰＡ４に供給する電力を最適化すると共に、装置の小型化を実現することが出来る。
【００６７】
電源６１はＤＤＣ６に電源を供給する。携帯型の無線通信装置の場合、電源６１は一般にバッテリーである。
【００６８】
フィルタ６５、６６はＰＡ４から出力された変調信号のバンド帯域に合わせて、不要な高調波成分などをフィルタリング処理する。本実施例においてフィルタはＬＴＥのラインのみに挿入されているが、ＧＳＭのラインにも挿入してよい。
【００６９】
アンテナスイッチ６２はフィルタリング処理された変調信号を選択し、アンテナ６３に送信する。アンテナ６３はアンテナスイッチから受信した変調信号を他の装置に送信する。
【００７０】
以上の通り無線通信装置６４は、バンド帯域の異なる複数の通信方式に対応させてＰＡ４に供給する電力を最適化すると共に、装置の小型化を実現することが出来る。
【符号の説明】
【００７１】
１ 送信装置
２ ＲＦ処理部
３ 第２エンベロープ抽出部
４ ＰＡ
５、７ スイッチ
６ ＤＤＣ
８、９、１０ コンデンサ
１１ 制御部
１２ 第１エンベロープ抽出部
１３ デジタル処理部
１４ マルチモードモデム
１５ 周波数コンバータ
１６ ポートスイッチ
１７ エンベロープ生成部
１８ ポートスイッチ
１９、２０ 増幅器
２１、２２ ＣＵＰ
３０ 加算部
３１ ＤＡＣ
３２ ＬＰＦ
３３ 遅延補正部
４０ ＤＥＴ
４１ エラーアンプ
４３ ＨＰＦ
４４ ＡＴＴ
６０ 電源制御モジュール
６１ 電源
６２ アンテナスイッチ
６３ アンテナ
６４ 無線通信装置
６５、６６ フィルタ
９０ 制御テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データを変調した第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を抽出する第１エンベロープ抽出部と、
該送信データを該第１変調信号よりも高い周波数で変調した第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を抽出する第２エンベロープ抽出部と、
該第１または第２変調信号を増幅する増幅部と、
該第１または第２のエンベロープ信号に基づいて、該増幅部に供給する電源電圧を出力する電源生成部と、
該第１または第２変調信号のいずれか一方を該増幅部に増幅させると共に、対応する該第１または第２エンベロープ信号のいずれか一方に基づいて該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部と
を有することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
該第１エンベロープ抽出部は、該第１変調信号の高周波成分を除去した該第１エンベロープ信号を出力する第１ローパスフィルタを有し、
該第２エンベロープ抽出部は、該第２変調信号の振幅と、該変調信号を該増幅部で増幅し一定の割合で減衰させた波形振幅との大小関係に応じた電圧波形を出力する比較部と、該電圧波形の高周波成分を除去した該第２エンベロープ信号を出力する第２ローパスフィルタと、該電圧波形の低周波成分を除去した波形を該電源生成部が出力する電源電圧に重畳するハイパスフィルタとを有する
ことを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
該増幅部は、電気的特性の異なる複数の増幅器と、それぞれの該増幅器に対応する、容量の異なる複数のバイパスコンデンサを有し、
該第１または第２変調信号の周波数に応じて、該電源生成部に接続する該増幅器および該バイパスコンデンサを切り替えることを特徴とする、請求項１または２に記載の送信装置。
【請求項４】
該増幅部は、該制御部が出力する制御信号に応じて該増幅器と該電源生成部との接続を切り替え、
該電源生成部に入力する該第１または第２のエンベロープ信号を切り替え、該バイパスコンデンサの接続を切り替えた後に、該増幅器との接続を切り替える
ことを特徴とする、請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
信号を増幅する増幅部に、送信データを変調した第１変調信号または該第１変調信号よりも高い周波数で該送信データを変調した第２変調信号のいずれか一方を出力すると共に、該増幅部の電源電圧を生成する電源生成部の出力電圧値を調整するエンベロープ信号を出力する電源制御モジュールであって、
該第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を該電源生成部に出力する第１エンベロープ抽出部と、
該第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を該電源生成部に出力する第２エンベロープ抽出部と、
該増幅部に出力する該第１または第２変調信号のいずれか一方に対応する、該第１または第２エンベロープ信号に基づいて、該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部と
を有することを特徴とする電源制御モジュール。
【請求項１】
送信データを変調した第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を抽出する第１エンベロープ抽出部と、
該送信データを該第１変調信号よりも高い周波数で変調した第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を抽出する第２エンベロープ抽出部と、
該第１または第２変調信号を増幅する増幅部と、
該第１または第２のエンベロープ信号に基づいて、該増幅部に供給する電源電圧を出力する電源生成部と、
該第１または第２変調信号のいずれか一方を該増幅部に増幅させると共に、対応する該第１または第２エンベロープ信号のいずれか一方に基づいて該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部と
を有することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
該第１エンベロープ抽出部は、該第１変調信号の高周波成分を除去した該第１エンベロープ信号を出力する第１ローパスフィルタを有し、
該第２エンベロープ抽出部は、該第２変調信号の振幅と、該変調信号を該増幅部で増幅し一定の割合で減衰させた波形振幅との大小関係に応じた電圧波形を出力する比較部と、該電圧波形の高周波成分を除去した該第２エンベロープ信号を出力する第２ローパスフィルタと、該電圧波形の低周波成分を除去した波形を該電源生成部が出力する電源電圧に重畳するハイパスフィルタとを有する
ことを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
該増幅部は、電気的特性の異なる複数の増幅器と、それぞれの該増幅器に対応する、容量の異なる複数のバイパスコンデンサを有し、
該第１または第２変調信号の周波数に応じて、該電源生成部に接続する該増幅器および該バイパスコンデンサを切り替えることを特徴とする、請求項１または２に記載の送信装置。
【請求項４】
該増幅部は、該制御部が出力する制御信号に応じて該増幅器と該電源生成部との接続を切り替え、
該電源生成部に入力する該第１または第２のエンベロープ信号を切り替え、該バイパスコンデンサの接続を切り替えた後に、該増幅器との接続を切り替える
ことを特徴とする、請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
信号を増幅する増幅部に、送信データを変調した第１変調信号または該第１変調信号よりも高い周波数で該送信データを変調した第２変調信号のいずれか一方を出力すると共に、該増幅部の電源電圧を生成する電源生成部の出力電圧値を調整するエンベロープ信号を出力する電源制御モジュールであって、
該第１変調信号に基づいて第１エンベロープ信号を該電源生成部に出力する第１エンベロープ抽出部と、
該第２変調信号に基づいて第２エンベロープ信号を該電源生成部に出力する第２エンベロープ抽出部と、
該増幅部に出力する該第１または第２変調信号のいずれか一方に対応する、該第１または第２エンベロープ信号に基づいて、該電源生成部に電源電圧を出力させる制御部と
を有することを特徴とする電源制御モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７５２８６（Ｐ２０１２−１７５２８６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３３８４４（Ｐ２０１１−３３８４４）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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