JP2010177944A - Power amplifier, mobile communication terminal device, and amplifier output control method - Google Patents
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Description
本発明は、電力増幅器、移動通信端末装置及び増幅器出力制御方法に関し、より詳しくは、無線通信装置の送信電力を増幅する電力増幅器、この電力増幅器を用いた移動通信端末装置、及び無線通信装置の送信電力を増幅する可変利得増幅器の出力を制御する増幅器出力制御方法に関する。 The present invention relates to a power amplifier, a mobile communication terminal apparatus, and an amplifier output control method, and more specifically, a power amplifier that amplifies transmission power of a radio communication apparatus, a mobile communication terminal apparatus using the power amplifier, and a radio communication apparatus The present invention relates to an amplifier output control method for controlling the output of a variable gain amplifier that amplifies transmission power.
従来から携帯電話やパーソナルコンピュータをはじめとする移動通信端末装置が広く普及している。この移動通信端末装置は、固定的に設置された基地局装置と双方向の無線通信を行うことにより、音声や電子ファイルのデータの送受信をおこなうことが可能である。このような双方向の無線通信を、限られた周波数の範囲で実現する方法として、周波数分割複信(FDD:Frequency Division Duplex)及び時分割複信(TDD:Time Division Duplex)等が知られている。FDDのシステムでは、上り通信(移動通信端末装置から基地局装置への通信)と下り通信(基地局装置から移動通信端末装置への通信)で異なる周波数を利用することにより、双方向の通信を実現している。一方、TDDのシステムでは、上り通信と下り通信で同じ周波数帯域を使用し、所定時間(スロット)ごとに上り通信と下り通信を切り替えることにより、双方向の通信を実現している。このため、TDDのシステムの端末装置及び基地局装置は、このスロットごとに受信と送信を切り替える必要がある。 Conventionally, mobile communication terminal devices such as mobile phones and personal computers have been widely used. This mobile communication terminal device can transmit and receive voice and electronic file data by performing two-way wireless communication with a fixedly installed base station device. Frequency division duplex (FDD) and time division duplex (TDD) are known as methods for realizing such bidirectional wireless communication in a limited frequency range. Yes. In the FDD system, bidirectional communication is performed by using different frequencies in uplink communication (communication from a mobile communication terminal apparatus to a base station apparatus) and downlink communication (communication from a base station apparatus to a mobile communication terminal apparatus). Realized. On the other hand, in the TDD system, bidirectional communication is realized by using the same frequency band for uplink communication and downlink communication and switching between uplink communication and downlink communication at predetermined time intervals (slots). For this reason, the terminal device and the base station device of the TDD system need to switch between reception and transmission for each slot.
ここで、近年の移動通信端末装置では、使用する周波数が大きくなっており、通信品質を維持するための高出力化から、TDDシステムでは、送信系で発生した周波数の信号が、受信系に入力され、受信スロットの受信性能に与える影響が無視できなくなっている。また、この高出力化により、電力増幅器(パワーアンプ)の消費電力が増大するため、無線通信時における電力消費を抑えたいという要請もある。このため、送信スロット以外では、送信系の電力増幅器を停止させる技術が提案されている(特許文献1参照)。 Here, in recent mobile communication terminal devices, the frequency to be used is large, and in the TDD system, the signal of the frequency generated in the transmission system is input to the reception system in order to maintain the communication quality. Therefore, the influence on the reception performance of the reception slot cannot be ignored. In addition, the increase in output increases the power consumption of the power amplifier (power amplifier), and there is also a demand for suppressing the power consumption during wireless communication. For this reason, a technique for stopping the power amplifier of the transmission system has been proposed except for the transmission slot (see Patent Document 1).
しかしながら、上述したように、送信系の電力増幅器の出力を、送信スロット以外で停止させる際、出力の急激な立下りによって発生するノイズ(電波)が入力信号となり、発振を起こす場合がある。 However, as described above, when the output of the power amplifier of the transmission system is stopped outside the transmission slot, noise (radio waves) generated by a sudden fall of the output becomes an input signal and may oscillate.
図8には、この電力増幅器の出力を停止した際に発生する周波数成分の様子が示されている。この図では、Xで示される必要なキャリア周波数成分の他に、Yで示される不要な周波数成分(スプリアス成分)の発生が観察されている。このYで示されるスプリアス成分は、回路の発振により発生しているものと考えられる。そのため、送信系の電力増幅器の出力を停止させる場合に発生するスプリアス成分の存在は、受信スロットにおける受信信号を妨害し、受信性能を劣化させるものであると共に、法律上の規格を満たさないことに繋がる恐れもがある。 FIG. 8 shows a state of frequency components generated when the output of the power amplifier is stopped. In this figure, in addition to the necessary carrier frequency component indicated by X, generation of an unnecessary frequency component (spurious component) indicated by Y is observed. The spurious component indicated by Y is considered to be generated by circuit oscillation. For this reason, the presence of spurious components that occur when the output of the power amplifier of the transmission system is stopped interferes with the reception signal in the reception slot, degrades reception performance, and does not satisfy legal standards. There is also a risk of being connected.
本発明は、上述の事情を鑑みてされたものであり、無線通信装置の送信電力を増幅する増幅器の出力を停止する際に、発振を回避し、スプリアス成分を発生させないことを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to avoid oscillation and prevent spurious components from being generated when the output of an amplifier that amplifies transmission power of a wireless communication apparatus is stopped.
本発明の電力増幅器は、無線通信装置の送信電力を増幅するための電力増幅器であって、入力された信号を可変利得で増幅し、出力する増幅手段と、前記増幅手段の出力の開始及び停止を制御すると共に、前記可変利得をいずれかの利得に設定する利得設定手段と、前記増幅手段の出力を停止させる際に、前記利得設定手段に対して、設定されている利得より低い利得の設定を指令し、その後出力の停止を指令する増幅制御手段と、を備える電力増幅器である。 A power amplifier according to the present invention is a power amplifier for amplifying transmission power of a radio communication apparatus, amplifying means for amplifying an input signal with a variable gain, and outputting, and starting and stopping of output of the amplifying means And a gain setting means for setting the variable gain to any gain, and setting the gain lower than the set gain when stopping the output of the amplifying means. And amplifying control means for instructing to stop the output thereafter.
ここで、可変利得とは、例えば、増幅器のバイアス抵抗を可変抵抗とすることにより、増幅率を変更できることを意味し、予め定められた複数の利得をスイッチにより選択的に変更する場合や、所定の範囲で連続的に変化させることのできる場合を含むものとする。また、出力の停止には、可変利得を調整することにより、実質的に出力していない状態を含むものとする。例えば、利得がほぼ0のバイアス抵抗に切り替えることにより、実質的に出力の停止を実現する場合である。 Here, the variable gain means that, for example, the amplification factor can be changed by changing the bias resistance of the amplifier to a variable resistance, and when a plurality of predetermined gains are selectively changed by a switch, The case where it can be continuously changed within the range of is included. Further, the stop of the output includes a state in which the output is not substantially performed by adjusting the variable gain. For example, the output is substantially stopped by switching to a bias resistor having a gain of almost zero.
また、本発明の電力増幅器は、前記無線通信装置は、時分割複信による通信を行う装置であり、前記増幅手段は、前記時分割複信の送信区間において出力を行い、前記増幅制御手段は、前記送信区間から前記時分割複信の受信区間に移行する際に、前記利得設定手段に対して、設定されている利得より低い利得の設定を指令し、前記増幅手段が、信号の送信を行わない、前記低い利得による出力を行った後、出力の停止を指令する、とすることができる。 In the power amplifier of the present invention, the wireless communication device is a device that performs communication by time division duplex, the amplification means outputs in a transmission section of the time division duplex, and the amplification control means When the transmission section transitions to the time division duplex reception section, the gain setting means is instructed to set a gain lower than the set gain, and the amplification means transmits the signal. It is possible to instruct to stop the output after the output with the low gain is performed.
この場合には、TDD(時分割複信)のシステムにおける送信スロットから受信スロットに切り替えの際の電力増幅器の出力停止において、データ信号の送信を行わない低い利得による出力を行った後に、出力を停止する。 In this case, in the output stop of the power amplifier at the time of switching from the transmission slot to the reception slot in the TDD (time division duplex) system, the output is performed after performing output with a low gain that does not transmit the data signal. Stop.
また、本発明の電力増幅器は、前記低い利得による出力は、前記送信区間から前記受信区間の間のガードタイム内において行われる、とすることができる。 In the power amplifier according to the present invention, the output with the low gain may be performed within a guard time between the transmission interval and the reception interval.
この場合には、1ミリ秒以上である一般的なTDDのスロットより極めて短時間、例えば、0.5マイクロ秒以下で、低い利得の指令から、出力の停止までを行ってもよい。 In this case, a command from a low gain to a stop of output may be performed in an extremely short time, for example, 0.5 microsecond or less, than a general TDD slot of 1 millisecond or more.
また、本発明の電力増幅器は、前記増幅制御手段は、前記受信区間から前記送信区間に移行する際に、前記利得設定手段に対して、出力開始を指令すると共に、前記設定されている利得の設定を指令する、とすることができる。 Further, in the power amplifier according to the present invention, the amplification control means instructs the gain setting means to start output when shifting from the reception interval to the transmission interval, and the gain setting means Command the setting.
また、本発明の電力増幅器は、前記増幅手段及び前記利得設定手段は、前記増幅制御手段とは異なる一の半導体集積回路に含まれる回路である、とすることができる。 In the power amplifier of the present invention, the amplification means and the gain setting means may be circuits included in one semiconductor integrated circuit different from the amplification control means.
本発明の移動通信端末装置は、上述の電力増幅器のいずれかの電力増幅器を備える移動通信端末装置である。 A mobile communication terminal apparatus according to the present invention is a mobile communication terminal apparatus including any one of the power amplifiers described above.
本発明の増幅器電力制御方法は、可変利得を有し、無線通信装置の送信電力を増幅する可変利得増幅器の出力を制御する増幅器出力制御方法であって、所定の利得を設定し、出力の開始を指令する出力開始指令工程と、前記出力開始指令工程により開始された出力を停止する際に、前記所定の利得より低い利得による出力を指令する低利得出力指令工程と、前記低利得出力指令工程による前記低い利得による出力を停止する出力停止行程と、を備える増幅器出力制御方法である。 An amplifier power control method of the present invention is an amplifier output control method for controlling an output of a variable gain amplifier that has a variable gain and amplifies transmission power of a radio communication device, sets a predetermined gain, and starts output An output start instruction step for instructing the output, a low gain output instruction step for instructing an output with a gain lower than the predetermined gain when stopping the output started by the output start instruction step, and the low gain output instruction step And an output stop process for stopping output by the low gain according to the above.
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図7を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、本発明の電力増幅器を備えるパーソナルコンピュータ100が、基地局装置200を介して通信する様子が示されている。図1に示されるように、通信端末であるパーソナルコンピュータ100は、TDD方式で無線通信を行う無線通信部110を備え、この無線通信部110を介して、基地局装置200と双方向の通信を行う。基地局装置200はインターネット300に接続され、これにより、パーソナルコンピュータ100の利用者は、インターネット300に接続されたサーバ装置400等から、マルチメディアファイル等の情報を入手することができる。
FIG. 1 shows a state in which a
図2には、図1に示された無線通信部110の構成が概略的に示されている。無線通信部110は、送信する情報の符号化や、受信した信号の復号化等を行う信号処理部10と、信号処理部10から出力された信号の変調及び増幅を行う無線送信部20と、無線電波から電気信号を取得したり、電気信号を無線電波に変換するアンテナ30と、アンテナ30から取得した電気信号の復調等を行う無線受信部40と、送信スロットにおいて、アンテナ30と無線送信部20とを接続し、受信スロットでは、アンテナ30と無線受信部40とを接続する送受信切替スイッチ50と、を備えている。ここで、無線送信部20は、変調された送信信号を増幅する電力増幅器60を有する。
FIG. 2 schematically shows the configuration of the
図3には、電力増幅器60の構成が概略的に示されている。電力増幅器60は、(i)入力された送信信号65を増幅する増幅部61と、(ii)増幅部61が、高いゲインである高ゲインHG、及び低いゲインである低ゲインLGのいずれかを出力するためのバイアス抵抗を設定すると共に、増幅部61の出力の開始又は停止を行うバイアス設定部62と、(iii)制御信号64のタイミングにより、バイアス設定部62に対して、高ゲインHG及び低ゲインLGのいずれを設定するかを指令すると共に、増幅部61の出力の開始又は停止を指令するゲイン制御部63と、により構成されている。ここで、バイアス抵抗の設定は、2種類のバイアス抵抗をスイッチにより切りかえることにより行われる。
FIG. 3 schematically shows the configuration of the
ここで、本実施形態においては、低ゲインLGは、高ゲインHGの十分の一程度の増幅率に設定(高ゲインHGよりも低ゲインLGは10dB程度低い値に設定)されている。また、本実施形態において、増幅部61及びバイアス設定部62は、ひとつの半導体集積回路70から成り、ゲイン制御部63は、プログラムを解析して動作する不図示のプログラム処理装置、及びそのプログラムが記録された不図示の記憶装置により実現されている。
Here, in the present embodiment, the low gain LG is set to an amplification factor that is about one tenth of the high gain HG (the low gain LG is set to a value lower by about 10 dB than the high gain HG). In the present embodiment, the
図4は、電力増幅器60の出力ゲインの時間的変化を示すグラフである。このグラフに示されるように、本実施形態における送信スロットは1.6msであり、受信スロットは3.2msである。ここで、電力増幅器60は、受信スロットにおいて、省電力の観点、及び無線受信部40への妨害排除の観点から、機能を停止するように制御される。したがって、電力増幅器60は、送信スロットの開始時点T0において、高ゲインHGで出力を行うが、受信スロットの開始時点T4では出力を行なわないように制御する必要がある。具体的には、バイアス設定部62は、時点T0において、増幅部61に対して出力の開始と、高ゲインHGとなるバイアス抵抗の設定を行い、また、時点T4では、出力の停止を行っている。制御の詳細は、後述の図6の説明において解説する。
FIG. 4 is a graph showing temporal changes in the output gain of the
図5には、電力増幅器60の出力ゲインの時間的変化のうち、図4のAで示された部分を拡大したグラフが示されている。ここでは、電力増幅器60の出力を停止する際に、入力信号に雑音電力が入り込んで発振することによるスプリアス成分の発生を回避するために、2段階に分けて増幅部61の出力を停止している。具体的には、バイアス設定部62が、時点T2〜T3の間を低ゲインLGでの出力を行うように、バイアス抵抗を設定し、その後、出力を停止にすることにより、スプリアス成分の発生を防いでいる。ここで、期間T1からT4は、受信スロットから送信スロットに切り替わるガードタイムの範囲内に含まれる。そして、期間T1からT4の処理時間は、各スロットの受信性能、送信性能に対して影響を及ぼすことのない、十分に短い時間に設定すればよい。本実施形態においては、ガードタイムを10マイクロ秒とし、期間T1からT4の処理時間は約0.5マイクロ秒と設定する。
FIG. 5 shows a graph in which the portion indicated by A in FIG. 4 in the temporal change of the output gain of the
図6は、ゲイン制御部63の制御の流れをまとめたフローチャートである。このフローチャートに示されるように、ゲイン制御部63は、入力された制御信号64から、送信スロットでの無線電波の送信終了(時点T0)を検知すると(ステップS1)、バイアス設定部62に出力開始を指令する(ステップS2)と共に、高ゲインHGで増幅部61から出力するように指令する(ステップS3)。これによりバイアス設定部62は、増幅部61の出力を開始させると共に、高ゲインHGで出力されるようにバイアス抵抗を設定する。引き続き、電力増幅器60からは高ゲインHGにより出力される(図4参照)。
FIG. 6 is a flowchart summarizing the control flow of the
次に、ゲイン制御部63は、入力された制御信号64から時点T1を検知すると(ステップS4)、バイアス設定部62に、低ゲインLGで増幅部61から出力するように指令する(ステップS5)。これにより、電力増幅器60のバイアス抵抗は、バイアス設定部62により、高ゲインHGで出力する抵抗から低ゲインLGで出力する抵抗へ変更され、増幅部61の出力は低下し、時点T2となったときに、低ゲインLGによる出力となる(図5参照)。
Next, when the
次に、ゲイン制御部63は、制御信号64から時点T3を検知すると(ステップS6)、バイアス設定部62に、出力停止を指令する(ステップS7)。これによりバイアス設定部62は、増幅部61の出力を停止させる。引き続き、電力増幅器60の出力は低下し、時点T4において出力は停止する(図5参照)。以後、入力された制御信号64から再び時点T0検知すると、図6のステップS1からの動作を繰り返す。以上のように、受信スロット及び送信スロットにおける電力増幅器60の出力は、ゲイン制御部63により、制御される。
Next, when the
図7には、本発明の電力増幅器を用いた実施例における、電力増幅器の出力停止時に発生する周波数成分の様子が示されている。これによると、Xで示されるキャリア周波数成分のみが観察され、図8に示されたようなスプリアス成分は発生していないことが観察される。 FIG. 7 shows a state of frequency components generated when the output of the power amplifier is stopped in the embodiment using the power amplifier of the present invention. According to this, only the carrier frequency component indicated by X is observed, and it is observed that the spurious component as shown in FIG. 8 is not generated.
したがって、上述の本発明の電力増幅器及び移動通信端末装置による一実施形態によれば、電力増幅器の出力を切り替える際に、発振を回避し、スプリアス成分を発生させないことができる。 Therefore, according to the embodiment of the power amplifier and the mobile communication terminal device of the present invention described above, when switching the output of the power amplifier, oscillation can be avoided and spurious components can be prevented from being generated.
また、上述の一実施形態によれば、電力増幅器は、TDDシステムにおける受信スロットにおいて出力を停止しているため、装置全体の消費電力を抑えることができる。 Further, according to the above-described embodiment, the power amplifier stops the output in the reception slot in the TDD system, so that the power consumption of the entire apparatus can be suppressed.
また、上述の一実施形態によれば、TDDシステムにおける送信スロットから受信スロットの間のガードタイムに極短時間で、電力増幅器の出力を停止しているため、送信スロット及び受信スロットにおける通信に影響を与えずに、電力増幅器を停止することができる。 In addition, according to the above-described embodiment, since the output of the power amplifier is stopped in a very short time in the guard time between the transmission slot and the reception slot in the TDD system, the communication in the transmission slot and the reception slot is affected. The power amplifier can be stopped without giving
なお、上述の実施形態においては、電力増幅器は、通常の出力ゲインから、一旦低いゲインで出力した後に、出力を停止することとしたが、2回以上に渡り、ゲイン低く変更して、出力を停止したとしても、本発明の技術的思想を変更するものではない。 In the above-described embodiment, the power amplifier outputs the normal output gain once at a low gain, and then stops the output. However, the output is changed to a low gain for two or more times. Even if the operation is stopped, the technical idea of the present invention is not changed.
また、上述の実施形態においては、電力増幅器60のうち、増幅部61及びバイアス設定部62がひとつの半導体集積回路70から成ることとし、ゲイン制御部63は、別の構成部分であることとしたが、電力増幅器60のすべての構成要素(増幅部61、バイアス設定部62及びゲイン制御部63)がひとつの半導体集積回路から成るものであってもよい。
Further, in the above-described embodiment, in the
また、上述の実施形態においては、本発明の電力増幅器を備える通信装置を、移動通信端末装置であるパーソナルコンピュータとしたが、基地局装置においても、同様に、本発明の電力増幅器を適用することができる。特に、小型の基地局装置に搭載される電力増幅器としては有効である。 In the above-described embodiment, the communication apparatus including the power amplifier of the present invention is a personal computer that is a mobile communication terminal apparatus. However, the power amplifier of the present invention is also applied to a base station apparatus. Can do. In particular, it is effective as a power amplifier mounted on a small base station apparatus.
また、上述の実施形態においては、本発明の電力増幅器を備える移動通信端末装置をパーソナルコンピュータであるとしたが、パーソナルコンピュータ以外の無線通信機能を備えた携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、カーナビゲーション装置、ゲーム機器等の移動通信端末装置であってもよい。 In the above-described embodiment, the mobile communication terminal device including the power amplifier of the present invention is a personal computer. However, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), a car having a wireless communication function other than the personal computer is used. It may be a mobile communication terminal device such as a navigation device or a game machine.
100 パーソナルコンピュータ、110 無線通信部、200 基地局装置、300
インターネット、400 サーバ装置、10 信号処理部、20 無線送信部、30 アンテナ、40 無線受信部、50 送受信切替スイッチ、60 電力増幅器、61 増幅部、62 バイアス設定部、63 ゲイン制御部、64 制御信号、65 送信信号、70 半導体集積回路。
100 personal computer, 110 wireless communication unit, 200 base station apparatus, 300
Internet, 400 server device, 10 signal processing unit, 20 wireless transmission unit, 30 antenna, 40 wireless reception unit, 50 transmission / reception selector switch, 60 power amplifier, 61 amplification unit, 62 bias setting unit, 63 gain control unit, 64 control signal , 65 Transmission signal, 70 Semiconductor integrated circuit.
Claims (7)
入力された信号を可変利得で増幅し、出力する増幅手段と、
前記増幅手段の出力の開始及び停止を制御すると共に、前記可変利得をいずれかの利得に設定する利得設定手段と、
前記増幅手段の出力を停止させる際に、前記利得設定手段に対して、設定されている利得より低い利得の設定を指令し、その後出力の停止を指令する増幅制御手段と、を備える電力増幅器。 A power amplifier for amplifying transmission power of a wireless communication device,
Amplifying means for amplifying and outputting an input signal with variable gain;
A gain setting means for controlling the start and stop of the output of the amplifying means and setting the variable gain to any gain;
A power amplifier comprising: amplification control means for instructing the gain setting means to set a gain lower than a set gain when stopping the output of the amplification means, and thereafter instructing to stop the output.
前記増幅手段は、前記時分割複信の送信区間において出力を行い、
前記増幅制御手段は、前記送信区間から前記時分割複信の受信区間に移行する際に、前記利得設定手段に対して、設定されている利得より低い利得の設定を指令し、前記増幅手段が、信号の送信を行わない、前記低い利得による出力を行った後、出力の停止を指令する、ことを特徴とする請求項1に記載の電力増幅器。 The wireless communication device is a device that performs communication by time division duplex,
The amplification means performs output in the transmission section of the time division duplex,
The amplification control means commands the gain setting means to set a gain lower than a set gain when shifting from the transmission interval to the time division duplex reception interval, and the amplification means 2. The power amplifier according to claim 1, wherein no signal transmission is performed, and the output is instructed to be stopped after the output with the low gain is performed.
所定の利得を設定し、出力の開始を指令する出力開始指令工程と、
前記出力開始指令工程により開始された出力を停止する際に、前記所定の利得より低い利得による出力を指令する低利得出力指令工程と、
前記低利得出力指令工程による前記低い利得による出力を停止する出力停止行程と、を備える増幅器出力制御方法。 An amplifier output control method for controlling an output of a variable gain amplifier having a variable gain and amplifying transmission power of a wireless communication device,
An output start command step for setting a predetermined gain and commanding the start of output;
A low gain output command step for commanding an output with a gain lower than the predetermined gain when stopping the output started by the output start command step;
An amplifier output control method comprising: an output stop step of stopping output by the low gain in the low gain output command step.
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