JP6177057B2 - IC for wireless communication - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信用ICに関し、特に、ポーラ変調方式又はアウトフェージング変調方式の無線送信機能を備えた無線通信用ICに関する。   The present invention relates to an IC for radio communication, and more particularly to an IC for radio communication having a radio transmission function of a polar modulation scheme or an out-fading modulation scheme.

多くのモバイル型通信端末装置は、無線LAN規格の一つであるWi−Fi技術を用いた無線データ通信機能を備える。Wi−Fi技術では、典型的には、高い伝送速度を実現することができるOFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)方式等が採用されているため、内部の無線送信回路には位相変調機能に加え、振幅変調機能を実装する必要がある。   Many mobile communication terminal apparatuses have a wireless data communication function using Wi-Fi technology, which is one of the wireless LAN standards. In the Wi-Fi technology, typically, an OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) method or the like that can realize a high transmission rate is adopted. Therefore, in addition to the phase modulation function, the internal wireless transmission circuit includes: It is necessary to implement the amplitude modulation function.

このようなモバイル通信端末装置は、その性格上、搭載されたバッテリによる駆動時間をできる限り長くすることが望まれている。バッテリ駆動時間をできる限り長くするには、内部のICにおける消費電流ができるだけ小さいことが望ましく、このため、非線形パワーアンプは、電力効率(消費電力に対する送信電力の比率)が比較的高いことから、これを採用することは低消費電力の観点から極めて有利である。現在までのところ、非線形パワーアンプを用いる無線送信技術として、ポーラ変調(Polar Modulation)方式と、アウトフェージング(Outphasing Modulation)変調方式とが知られている。   Such a mobile communication terminal device is desired to have as long a drive time as possible as long as it is mounted on a battery. In order to make the battery driving time as long as possible, it is desirable that the current consumption in the internal IC is as small as possible. For this reason, the nonlinear power amplifier has a relatively high power efficiency (ratio of transmission power to power consumption). Employing this is extremely advantageous from the viewpoint of low power consumption. To date, as a radio transmission technique using a nonlinear power amplifier, a polar modulation method and an outphasing modulation method are known.

(A)ポーラ変調方式
ポーラ変調方式は、アンテナから送信する無線信号(RF信号)のポーラ(即ち、位相および振幅)の歪みを補償する変調方式である。即ち、例えば図17に示すように、ポーラ変調方式を実現する無線送信回路は、位相変調器と、振幅可変パワーアンプを用いた振幅変調器とを含んで構成される。ポーラ変調方式はまた、非特許文献1に詳述されている。このようなポーラ変調方式により、パワーアンプを飽和動作させながら信号を振幅変調することができるため、パワーアンプ自体に高い線形性を要求する必要がなくなり、この結果、部品コストの低減や消費電力の低減が期待できる。
(A) Polar modulation scheme The polar modulation scheme is a modulation scheme that compensates for distortion of the polar (that is, phase and amplitude) of a radio signal (RF signal) transmitted from an antenna. That is, for example, as shown in FIG. 17, a wireless transmission circuit that realizes a polar modulation system includes a phase modulator and an amplitude modulator using an amplitude variable power amplifier. The polar modulation method is also described in detail in Non-Patent Document 1. With such a polar modulation method, it is possible to amplitude-modulate a signal while saturating the power amplifier, so that it is not necessary to require high linearity in the power amplifier itself, resulting in reduced component costs and reduced power consumption. Reduction can be expected.

(B)アウトフェージング変調方式
一方、アウトフェージング変調方式は、例えば図18に示すように、位相変調器と、振幅変調器と、振幅位相データ変換器とを含んで構成される。振幅変調器は、それぞれ2つの回転量可変位相回転器及び振幅固定パワーアンプと、加算器とを含んでいる。同図において、位相変調信号PHに従って位相変調された信号をcos(2πF0t+PH)とすると、この信号は、回転量可変位相回転器#1及び回転量可変位相回転器#2にそれぞれ入力され、さらに+φ及び−φの位相回転を受け、パワーアンプ#1及びパワーアンプ#2にそれぞれ入力される。ここで、F0はRFチャネル中心周波数であり、tは時刻である。そして、パワーアンプ#1及びパワーアンプ#2のそれぞれから出力された信号は、パワーコンバイナで加算されることにより、下記式1に示すようにφに応じた振幅変調を受ける。ここで、Aは各パワーアンプの出力振幅である。
<式1>
Acos(2πF0t+PH+φ)+Acos(2πF0t+PH−φ)=2Acosφcos(2πF0t+PH)
アウトフェージング変調方式については、例えば非特許文献2に詳述されている。このようなアウトフェージング変調方式により、パワーアンプを飽和動作させながら信号を振幅変調でき、部品コストの低減や消費電力の低減が期待できる。
(B) Out-fading modulation method On the other hand, the out-fading modulation method includes a phase modulator, an amplitude modulator, and an amplitude-phase data converter as shown in FIG. 18, for example. Each of the amplitude modulators includes two rotation amount variable phase rotators, a fixed amplitude power amplifier, and an adder. In the figure, if a signal phase-modulated according to the phase modulation signal PH is cos (2πF 0 t + PH), this signal is input to the rotation amount variable phase rotator # 1 and the rotation amount variable phase rotator # 2, respectively. Further, the phase rotation of + φ and −φ is received and input to power amplifier # 1 and power amplifier # 2, respectively. Here, F 0 is the RF channel center frequency, and t is the time. Then, the signals output from each of the power amplifier # 1 and the power amplifier # 2 are subjected to amplitude modulation corresponding to φ as shown in the following equation 1 by being added by the power combiner. Here, A is the output amplitude of each power amplifier.
<Formula 1>
Acos (2πF 0 t + PH + φ) + Acos (2πF 0 t + PH−φ) = 2Acosφcos (2πF 0 t + PH)
The out fading modulation method is described in detail in Non-Patent Document 2, for example. With such an out-fading modulation method, the signal can be amplitude-modulated while operating the power amplifier in a saturated manner, and it can be expected to reduce the component cost and power consumption.

(C)位相変調器における変調方式
上述した位相変調器には、典型的には、クローズドループ位相変調方式を用いたもの(非特許文献3)と、オープンループ位相変調方式を用いたもの(非特許文献4)とがある。以下に詳述するように、非特許文献3は、位相変調信号をPLL(Phase Locked Loop)回路及びアナログ出力発振器等からなるループ内の2ノードへ入力するように構成されたクローズドループ位相変調方式を開示する。また、非特許文献4は、位相変調信号を、アナログ出力発振器から出力される2以上の異なる位相を有する正弦波信号とともにアナログフェーズインターポレータに入力するように構成されたオープンループ位相変調方式を開示する。
(C) Modulation method in phase modulator Typically, the phase modulator described above typically uses a closed-loop phase modulation method (Non-Patent Document 3) and an open-loop phase modulation method (non-patent document 3). Patent Document 4). As described in detail below, Non-Patent Document 3 discloses a closed-loop phase modulation system configured to input a phase modulation signal to two nodes in a loop including a PLL (Phase Locked Loop) circuit and an analog output oscillator. Is disclosed. Non-Patent Document 4 discloses an open loop phase modulation system configured to input a phase modulation signal to an analog phase interpolator together with a sine wave signal having two or more different phases output from an analog output oscillator. Disclose.

(a)クローズドループ位相変調方式
クローズドループ位相変調方式は、PLL回路及びアナログ出力発振器等を用いて構成されるループ内の1つ以上のノードに位相変調信号を与える方式である。ここで言うアナログ出力発振器は、典型的には、VCO(Voltage Controlled Oscillator)又はDCO(Digitally Controlled Oscillator)であり、いずれもアナログ正弦波を出力する。また、この方式では、ループ内に可変分周器を持ち、この可変分周器の分周数をダイナミックに切り替えることで周波数シンセサイザを構成し、RFチャネル選択を実現する。
(A) Closed-loop phase modulation method The closed-loop phase modulation method is a method in which a phase-modulated signal is given to one or more nodes in a loop configured using a PLL circuit and an analog output oscillator. The analog output oscillator here is typically a VCO (Voltage Controlled Oscillator) or a DCO (Digitally Controlled Oscillator), both of which output an analog sine wave. In this method, a variable frequency divider is provided in the loop, and a frequency synthesizer is configured by dynamically switching the frequency dividing number of the variable frequency divider, thereby realizing RF channel selection.

図19は、クローズドループ位相変調方式を用いた従来の位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、本方式では、PLL回路は、参照クロックと可変分周器からの出力クロックとの周波数を比較し、アナログ出力発振器からの出力正弦波の周波数を所望の周波数に整えるよう、アナログ出力発振器へ周波数制御信号を出力する。ここで、参照クロックの周波数をFrefとし、可変分周器の分周数がNで一定である場合、アナログ出力発振器が出力する正弦波信号の周波数は、N・Fref[Hz]となる。RFチャネル選択を行うとともに、アナログ出力発振器による正弦波信号に位相変調を与えるために、典型的には、可変分周器には位相変調信号が入力される。可変分周器の分周数がNとN+1とでダイナミックに切り替わることで所望の位相変調を受けた正弦波信号が得られる。この場合、PLL回路の2入力の次元を合わせるために、位相変調信号は、時間微分回路で一回時間微分され、さらに参照クロックの周期1/Frefで乗算される。また、PLL回路が2入力の位相を比較する際には、典型的には立ち上がりエッジ同士の時間差を比較することにより行われるため、参照クロックの周期1/Frefの間隔でアナログ出力発振器に不連続な制御信号が与えられることになり、このままであれば正弦波出力は周期1/Fref間隔で急激に周波数が上下することになる。この効果を緩和するために、PLL回路は、通常、ループフィルタと呼ばれるローパスフィルタを含み、このループフィルタを通して制御信号は平滑化され、アナログ出力発振器へ入力される。しかしながら、これにより、位相変調を受けた正弦波信号における本来的に所望である急激な変化も同時に平滑化されてアナログ出力発振器へ入力されることになり、信号品質を低下させる。このような矛盾を解消するために、例えば、位相変調信号をPLL回路及びアナログ出力発振器等からなるループ内の2ノードへ入力する2ポイント変調技術が用いられる(非特許文献3)。同文献に示すように、典型的には、位相変調信号を入力する2ノード目はVCO又はDCOの2番目の入力である。VCO又はDCOの2番目の入力に入力される位相変調信号のクローズドループ応答特性は、ループフィルタのローパス特性が示すカットオフ周波数と同じカットオフ周波数を有するハイパス特性を有することが知られている。このとき、位相変調信号は、時間微分回路において一度微分され、その後VCO又はDCOのゲインの逆数1/Kvcoで乗算して該2ノード目に入力することにより、1ノード目である可変分周期に入力される位相変調信号と位相変調の程度(ゲイン)を一致させ、アナログ出力発振器の出力正弦波に印加される位相変調は全体として理想的なオールパス特性を有するようにしている。つまり、2ポイント変調技術が理想的に達成されれば、所望の位相変調器を構成することができる。 FIG. 19 is a block diagram showing an example of a conventional phase modulator using a closed loop phase modulation method. As shown in the figure, in this system, the PLL circuit compares the frequencies of the reference clock and the output clock from the variable frequency divider, and adjusts the frequency of the output sine wave from the analog output oscillator to a desired frequency. The frequency control signal is output to the analog output oscillator. Here, when the frequency of the reference clock is F ref and the frequency dividing number of the variable frequency divider is N and constant, the frequency of the sine wave signal output from the analog output oscillator is N · F ref [Hz]. . In order to perform RF channel selection and to apply phase modulation to a sine wave signal by an analog output oscillator, typically, a phase divider signal is input to a variable frequency divider. A sine wave signal subjected to desired phase modulation can be obtained by dynamically switching the frequency dividing number of the variable frequency divider between N and N + 1. In this case, in order to match the dimensions of the two inputs of the PLL circuit, the phase modulation signal is time-differentiated once by the time differentiating circuit and further multiplied by the period 1 / F ref of the reference clock. In addition, when the PLL circuit compares the phases of the two inputs, it is typically performed by comparing the time difference between the rising edges, so that the analog output oscillator is not synchronized with the reference clock period 1 / F ref. If a continuous control signal is given, the frequency of the sine wave output will rise and fall rapidly at a period of 1 / F ref . In order to mitigate this effect, the PLL circuit usually includes a low-pass filter called a loop filter, through which the control signal is smoothed and input to the analog output oscillator. However, as a result, a sudden change that is originally desired in the phase-modulated sinusoidal signal is also simultaneously smoothed and input to the analog output oscillator, thereby reducing the signal quality. In order to eliminate such a contradiction, for example, a two-point modulation technique is used in which a phase modulation signal is input to two nodes in a loop including a PLL circuit and an analog output oscillator (Non-Patent Document 3). As shown in the same document, typically, the second node for inputting the phase modulation signal is the second input of the VCO or DCO. It is known that the closed-loop response characteristic of the phase modulation signal input to the second input of the VCO or DCO has a high-pass characteristic having the same cutoff frequency as the cutoff frequency indicated by the low-pass characteristic of the loop filter. At this time, the phase-modulated signal is differentiated once in the time differentiating circuit, then multiplied by the inverse 1 / K vco of the gain of the VCO or DCO, and input to the second node, whereby the variable frequency period that is the first node is obtained. Therefore, the phase modulation signal applied to the output sine wave of the analog output oscillator has an ideal all-pass characteristic as a whole. That is, if the two-point modulation technique is ideally achieved, a desired phase modulator can be configured.

(b)オープンループ位相変調方式
オープンループ位相変調方式は、上記のクローズドループ位相変調方式と異なり、位相変調信号はPLL回路及びアナログ出力発振器等から構成されるループ内に印加されず、典型的には、アナログ出力発振器から出力される2以上の異なる位相を持つ正弦波信号を入力としたアナログフェーズインターポレータに印加される方式である。
(B) Open-loop phase modulation method Unlike the above-described closed-loop phase modulation method, the open-loop phase modulation method does not apply a phase-modulated signal to a loop composed of a PLL circuit, an analog output oscillator, etc. Is a method applied to an analog phase interpolator that receives a sine wave signal having two or more different phases output from an analog output oscillator.

図20は、オープンループ位相変調方式を用いた従来の位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。同図を参照して、この方式では、アナログ出力発振器から出力される2つ以上の位相のずれた正弦波信号が用いられ、2以上の正弦波信号の振幅に別々の重み付けがされた後、それらは位相変調信号とともに加算機能を有するアナログフェーズインターポレータに与えられる。ここで言うアナログ出力発振器は、上記と同様に、VCO又はDCOであり、いずれもアナログ正弦波信号を出力する。また、PLL回路とアナログ出力発振器とによるループ構成も上記と同様である。   FIG. 20 is a block diagram showing an example of a conventional phase modulator using an open loop phase modulation method. Referring to the figure, in this system, two or more sine wave signals out of phase output from the analog output oscillator are used, and after the weights of the two or more sine wave signals are separately weighted, They are fed to an analog phase interpolator having a summing function together with a phase modulation signal. The analog output oscillator referred to here is a VCO or a DCO as described above, and both output an analog sine wave signal. The loop configuration of the PLL circuit and the analog output oscillator is the same as described above.

図21は、従来の差動型アナログフェーズインターポレータの一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示されるアナログフェーズインターポレータは、例えば、CMOS製造プロセスを用いて製造される。アナログ出力発振器から出力された差動正弦波信号は、分周器で分周されて2以上の位相の異なる正弦波信号となる。同図を参照すると、位相変調信号によって、第1の差動正弦波信号(0度)及び第2の差動正弦波信号(90度)が入力されるソース接地段の2つのブランチの電流の大きさの比が制御されるとともに、クロススイッチ#1およびクロススイッチ#2のスイッチの極性が制御され、最終的な位相変調された差動正弦波信号の位相は0度から360度まで可変になる。なお、同図中、sign関数は正または負を判別するための関数であり、|*|は絶対値を取ることを意味する。オープンループ位相変調方式の場合、位相変調信号の周波数特性は原始的に一律なゲインの理想的なオールパス特性を有している。   FIG. 21 is a block diagram showing an example of a conventional differential analog phase interpolator. The analog phase interpolator shown in the figure is manufactured using, for example, a CMOS manufacturing process. The differential sine wave signal output from the analog output oscillator is frequency-divided by a frequency divider to become a sine wave signal having two or more different phases. Referring to the figure, the currents of the two branches of the grounded-source stage to which the first differential sine wave signal (0 degree) and the second differential sine wave signal (90 degrees) are input by the phase modulation signal. The magnitude ratio is controlled, and the polarity of the switches of the cross switch # 1 and the cross switch # 2 is controlled, and the phase of the final phase-modulated differential sine wave signal is variable from 0 degree to 360 degrees Become. In the figure, the sign function is a function for discriminating between positive and negative, and | * | means an absolute value. In the case of the open loop phase modulation system, the frequency characteristic of the phase modulation signal has an ideal all-pass characteristic with a fundamentally uniform gain.

また、デジタル無線通信を扱う無線通信回路においては、デジタル信号をアナログ信号に変換するためのデジタル−アナログコンバータ(以下、「DAC」又は「DAコンバータ」と言う。)が必要である。ナイキストの標本化定理に従い、送信信号が有する情報を保持するためには、該信号が占める帯域幅(BW)の2倍以上のサンプリング周波数Fsでサンプリングを行うことが必要であり、従って、DACは、このサンプリング周波数Fsで動作するものでなければならない。   In addition, a wireless communication circuit that handles digital wireless communication requires a digital-analog converter (hereinafter referred to as “DAC” or “DA converter”) for converting a digital signal into an analog signal. According to the Nyquist sampling theorem, in order to retain the information that the transmission signal has, it is necessary to sample at a sampling frequency Fs that is at least twice the bandwidth (BW) occupied by the signal. Must operate at this sampling frequency Fs.

ナイキストDACは、サンプリングクロックに同期させてデジタル信号をアナログ信号に変換するものである。ナイキストDACの特徴は、量子化器による量子化ノイズを白色ノイズとして送信信号とともに出力することである。この場合、量子化ノイズが信号の品質を低下させる指標であるSQNR(Signal toQuantization Noise Ratio)の取り得る最大値は、ナイキスト周波数(即ち、サンプリング周波数Fsの1/2)に対する帯域幅をOSR(Over Sampling Ratio)とすると、下記式2で表される。ただし、入力信号は正弦波信号であると仮定する。また、BはDACのビット数を表す。
<式2>
SQNR[dB]=6.02B+1.76+10log(OSR)
The Nyquist DAC converts a digital signal into an analog signal in synchronization with a sampling clock. A feature of the Nyquist DAC is that quantization noise generated by the quantizer is output as white noise together with a transmission signal. In this case, the maximum value that can be taken by the SQNR (Signal to Quantization Noise Ratio), which is an index by which quantization noise degrades the signal quality, is the bandwidth for the Nyquist frequency (that is, ½ of the sampling frequency Fs). Sampling Ratio) is expressed by the following formula 2. However, it is assumed that the input signal is a sine wave signal. B represents the number of DAC bits.
<Formula 2>
SQNR [dB] = 6.02B + 1.76 + 10 log (OSR)

従って、DACのビット数が増えるほど、SQNRは上昇して、信号品質は向上するが、例えばDACが電流出力設計であれば、1LSBを表す電流セルの数が2のべき乗で増加することになり、このことにより、消費電流が増加する。また、OSRが増加することによってもSQNRは上昇して、信号品質は向上するが、帯域幅が一定であるならばサンプリング周波数Fsを高くとる必要があり、これもまた消費電流の増加を招くことになる。   Therefore, as the number of DAC bits increases, the SQNR increases and the signal quality improves. For example, if the DAC is a current output design, the number of current cells representing 1 LSB increases by a power of 2. This increases the current consumption. Also, the SQNR increases and the signal quality is improved by increasing the OSR, but if the bandwidth is constant, it is necessary to increase the sampling frequency Fs, which also causes an increase in current consumption. become.

ΔΣDACは、デジタルΔΣ変調器により送信すべき信号にΔΣ変調を適用した後に、デジタル信号をアナログ信号に変換を行うものであり、低消費電力化が期待できる。ΔΣ変調は、ノイズシェーピング特性を有し、量子化ノイズは、ナイキストDACの場合と異なり、有色ノイズであり、送信信号とともに出力される。かかる特性を利用して、送信信号の周波数帯以外の帯域に量子化ノイズのパワーを追いやり、実効的にSQNRを上昇させることができる。この場合のSQNRの取り得る最大値は、<式3>で表される。ただし、入力信号を正弦波と仮定する。また、BはDACのビット数を表し、kはデジタルΔΣ変調器の次数を表している。
<式3>
SQNR[dB]=10log(3(2k+1)22B−1/π2k−2)+10(2k+1)log(OSR)
The ΔΣ DAC converts the digital signal into an analog signal after applying the ΔΣ modulation to the signal to be transmitted by the digital ΔΣ modulator, and low power consumption can be expected. ΔΣ modulation has noise shaping characteristics, and the quantization noise is colored noise unlike the Nyquist DAC, and is output together with the transmission signal. Utilizing such characteristics, the power of quantization noise can be driven to a band other than the frequency band of the transmission signal, and the SQNR can be effectively increased. The maximum value that the SQNR can take in this case is expressed by <Equation 3>. However, the input signal is assumed to be a sine wave. B represents the number of bits of the DAC, and k represents the order of the digital ΔΣ modulator.
<Formula 3>
SQNR [dB] = 10 log (3 (2k + 1) 2 2B-1 / π 2k−2 ) +10 (2k + 1) log (OSR)

ナイキストDACと同様に、SQNRの向上には、B又はOSRを増加させることが必要である。ここで、上記式2と上記式3とを比較した場合、両者には、OSRの増加によるSQNRの向上の効果に違いがある。即ち、例えばOSRを2倍にした場合、ナイキストDACでは、10log2=3[dB]の向上に留まるのに対し、ΔΣDACでは10(2k+1)log2の向上が見込める。この特性を利用して、OSRを十分高く取る代わりに、同じSQNRを達成するのにΔΣDACのビット数Bを低く抑えることができる。   As with the Nyquist DAC, to improve the SQNR, it is necessary to increase B or OSR. Here, when the formula 2 and the formula 3 are compared, there is a difference in the effect of improving the SQNR due to the increase in OSR. That is, when the OSR is doubled, for example, the Nyquist DAC can only improve 10 log2 = 3 [dB], whereas the ΔΣ DAC can be expected to improve 10 (2k + 1) log2. By using this characteristic, the bit number B of ΔΣDAC can be kept low to achieve the same SQNR, instead of taking the OSR sufficiently high.

所望のSQNRの達成と妥当な消費電流のためのビット数Bの設定には、通常、数百MHzから数GHzのサンプリング周波数Fsが必要になる。CMOSテクノロジー等による現行の半導体製造プロセスでは、このような高い周波数に対応するコンポーネントの実現は、現状、極めて
困難であり、たとえ実現できたとしても、大きな消費電流が必要となる。
To achieve the desired SQNR and to set the number of bits B for reasonable current consumption, a sampling frequency Fs of several hundred MHz to several GHz is usually required. In the current semiconductor manufacturing process using CMOS technology or the like, it is extremely difficult to realize a component corresponding to such a high frequency at present, and even if it can be realized, a large current consumption is required.

非特許文献5は、デジタルΔΣ変調器をパラレル化して、これに入力される送信信号をパラレルに処理する方法が提案されている。これにより、RTL(Register Transfer Level )ハードウエア記述言語の論理合成手法を用いて、スタンダードプリミティブセルで構成するデジタルΔΣ変調器の設計が可能になる。なお、同文献のFig.4は、エラーフィードバック型パラレル化されたローパスΔΣ変調器のブロックダイアグラムを示している。   Non-Patent Document 5 proposes a method of parallelizing a digital ΔΣ modulator and processing transmission signals input thereto in parallel. This makes it possible to design a digital ΔΣ modulator composed of standard primitive cells using a logic synthesis method of an RTL (Register Transfer Level) hardware description language. Note that FIG. 4 shows a block diagram of an error feedback type parallelized low-pass ΔΣ modulator.

J.F.Bercher, and C.Berland, "Envelope and phase delays correction in an EER radio architecture", Analog Integrated Circuits and Signal Processing, vol. 55, pp. 21.35, April 2008.J.F.Bercher, and C.Berland, "Envelope and phase delays correction in an EER radio architecture", Analog Integrated Circuits and Signal Processing, vol. 55, pp. 21.35, April 2008. M.E.Heidari, M.Lee, and A.A.Abidi, "All-Digital Outphasing Modulator for a Software-Defined Transmitter", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.44, no.4, pp. 1260-1270, April 2009.M.E.Heidari, M.Lee, and A.A.Abidi, "All-Digital Outphasing Modulator for a Software-Defined Transmitter", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.44, no.4, pp. 1260-1270, April 2009. S.Lee, J.Lee, H.Park, K.Y.Lee, and S.Nam, "Self-Calibrated Two-Point Delta.Sigma Modulation Technique for RF Transmitters", IEEE Transactions, Microwave Theory and Technique, vol. 58, no. 7, pp. 1748-1757, July2010.S. Lee, J. Lee, H. Park, KYLee, and S. Nam, "Self-Calibrated Two-Point Delta. Sigma Modulation Technique for RF Transmitters", IEEE Transactions, Microwave Theory and Technique, vol. 58, no 7, pp. 1748-1757, July2010. P.E.Su, and S.Pamarti, "A 2.4 GHz Wideband Open-Loop GFSK Transmitter With Phase Quantization Noise Cancellation", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.46, no.3, pp. 615-626, March 2011.P.E.Su, and S. Pamarti, "A 2.4 GHz Wideband Open-Loop GFSK Transmitter With Phase Quantization Noise Cancellation", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.46, no.3, pp. 615-626, March 2011. J.Pham, and A.C.Carusone, "A Time-Interleaved delta-sigma-DAC Architecture Clocked at the Nyquist Rate", IEEE Transactions, Circuit and Systems: Express Briefs, vol.55, no.9, pp. 858-862, September 2008J. Pham, and AC Carusone, "A Time-Interleaved delta-sigma-DAC Architecture Clocked at the Nyquist Rate", IEEE Transactions, Circuit and Systems: Express Briefs, vol.55, no.9, pp. 858-862, September 2008

従来のポーラ変調方式の無線送信回路においては、送信すべきデータは予め振幅変調信号と位相変調信号とに分離され、再びパワーアンプによって結合されて無線送信信号として出力される。しかしながら、このとき、無線送信回路の位相変調信号入力から位相変調器を経て位相変調された正弦波信号としてパワーアンプに至るパス(位相変調パス)と無線送信回路の振幅変調信号入力からパワーアンプに至るパス(振幅変調パス)との間に遅延値のミスマッチがあると、無線送信データの品質の指標であるACPR(Adjacent Channel Power Ratio)やEVM(Error Vector Magnitude)が劣化してしまうという問題がある(非特許文献1のFig.2及びFig.3参照)。   In a conventional polar modulation type radio transmission circuit, data to be transmitted is separated into an amplitude modulation signal and a phase modulation signal in advance, and is combined again by a power amplifier and output as a radio transmission signal. However, at this time, a path (phase modulation path) from the phase modulation signal input of the wireless transmission circuit to the power amplifier as a phase-modulated sine wave signal via the phase modulator and the amplitude modulation signal input of the wireless transmission circuit to the power amplifier If there is a delay value mismatch between the path to reach (amplitude modulation path), the problem is that ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) and EVM (Error Vector Magnitude), which are indicators of the quality of wireless transmission data, deteriorate. Yes (see FIG. 2 and FIG. 3 of Non-Patent Document 1).

特に、位相変調信号及び振幅変調信号は、それぞれのパスにおいて異なるアナログ的な遅延値(一定でない群遅延)を有するために、この遅延値のミスマッチは極めて複雑なものとなる。また、半導体製造プロセスにおける製造ばらつき、電源電圧変動及び周囲温度変動(3種類の変動を合わせて、一般に「PVT変動」と称される。)によって、この遅延値のミスマッチは無線送信回路ごとに異なるのみならず、1つの無線送信回路内においても経時変化してしまう。従って、対象となる無線通信規格においてACPRやEVMで規定された値を満足するためには、遅延ミスマッチに対するキャリブレーション機構を無線送信回路周辺に設け、この遅延ミスマッチを推定し、補正することが必要とされる。これは、ハードウエア実装の面積や消費電流の観点から不利となることは明らかである。また、無線通信装置全体として見た場合も、無線送信回路による送信を行う直前にキャリブレーション時間を設けなければならず、装置の起動に要する時間がさらに増大してしまうという問題がある。   In particular, since the phase modulation signal and the amplitude modulation signal have different analog delay values (non-constant group delay) in the respective paths, the mismatch of the delay values becomes extremely complicated. Further, this delay value mismatch varies depending on the radio transmission circuit due to manufacturing variations, power supply voltage variations, and ambient temperature variations (generally referred to as “PVT variations” in combination with the three types of variations) in the semiconductor manufacturing process. Not only that, it will change over time in one wireless transmission circuit. Therefore, in order to satisfy the values specified by ACPR and EVM in the target wireless communication standard, it is necessary to provide a calibration mechanism for delay mismatch around the wireless transmission circuit, and estimate and correct this delay mismatch. It is said. This is obviously disadvantageous from the viewpoint of hardware mounting area and current consumption. Also, when viewed as a whole wireless communication apparatus, a calibration time must be provided immediately before transmission by the wireless transmission circuit, and there is a problem that the time required for starting the apparatus is further increased.

また、従来のクローズドループ位相変調方式の位相変調器では、PLL回路及びアナログ出力発振器等から構成されるループ内の2ノードに印加するそれぞれの位相変調信号の遅延値及びゲインのミスマッチが問題となる。また、位相変調器に入力された位相変調信号は、2ノードに至るまでにそれぞれ異なるアナログ的な遅延値(一定でない群遅延)を有するために、この遅延値のミスマッチは極めて複雑なものとなる。また、PVT変動に起因して、この遅延値のミスマッチは、無線送信回路ごとに異なることのみならず、1つの無線送信回路内においても経時変化してしまう。さらに、図19に示したように、2番目の印加ノードは、典型的にはアナログ出力発振器であり、KvcoのPVT変動によって、2つ目の印加ノードのゲインが変動する。遅延値ミスマッチとゲインミスマッチとによって、位相変調信号は、位相変調された正弦波信号として位相変調器から出力される際に理想的なオールパス特性を有することはできない。 In addition, in the conventional closed-loop phase modulation type phase modulator, there is a problem in the mismatch between the delay value and gain of each phase modulation signal applied to two nodes in the loop composed of a PLL circuit, an analog output oscillator, and the like. . In addition, since the phase modulation signal input to the phase modulator has different analog delay values (non-constant group delay) before reaching the two nodes, the mismatch of the delay values becomes extremely complicated. . In addition, due to PVT fluctuations, this delay value mismatch is not only different for each wireless transmission circuit, but also changes over time in one wireless transmission circuit. Further, as shown in FIG. 19, the second application node is typically an analog output oscillator, and the gain of the second application node varies due to the PVT variation of K vco . Due to the delay value mismatch and the gain mismatch, the phase modulation signal cannot have an ideal all-pass characteristic when output from the phase modulator as a phase-modulated sine wave signal.

また、上述した非特許文献3では、Fig.4に示されるように、実際の2つの印加経路であるB1−path及びB2−pathに加え、この2つのパスを模擬したA1−path及びA2−pathを設けることによって、遅延値ミスマッチ及びゲインミスマッチを推定し、その推定結果をB2−pathにフィードバックすることにより両ミスマッチを補正することが提案されている。しかしながら、いずれにせよ、ACPRやEVMの規定値を満足するためには、ミスマッチに対するキャリブレーション機構を設けることが必要とされ、従って、ハードウエア実装の面積や消費電流の観点から不利となる。また、無線通信装置全体として見た場合も、無線送信回路による送信を行う直前にキャリブレーション時間を設けなければならず、装置の起動に要する時間がさらに増大してしまうという問題がある。   In the above-mentioned Non-Patent Document 3, FIG. As shown in FIG. 4, in addition to the actual two application paths B1-path and B2-path, by providing A1-path and A2-path simulating these two paths, delay value mismatch and gain mismatch It has been proposed to correct both mismatches by estimating the estimation result and feeding back the estimation result to B2-path. In any case, however, in order to satisfy the specified values of ACPR and EVM, it is necessary to provide a calibration mechanism for mismatch, which is disadvantageous from the viewpoint of hardware mounting area and current consumption. Also, when viewed as a whole wireless communication apparatus, a calibration time must be provided immediately before transmission by the wireless transmission circuit, and there is a problem that the time required for starting the apparatus is further increased.

一方、従来のオープンループ位相変調方式の場合、PLL回路及びアナログ出力発振器等によるループ構成と位相変調信号が入力されるアナログフェーズインターポレータとは独立しているので、クローズドループ位相変調方式で見られるような問題は起こらない。しかしながら、アナログフェーズインターポレータ自体や位相変調器の出力からアナログフェーズインターポレータへの入力に至るパス等について、半導体製造プロセスにおける製造ばらつきにより位相回転に対する線形性が損なわれるおそれがあった。即ち、位相変調信号によって、正弦波信号の位相が0度から360度まで単調に増加しない。図21に示した従来のアナログフェーズインターポレータの例で言えば、電流源IB1とIB2との間の製造ばらつき、トランジスタM1PとM1NとM2PとM2Nとの間の製造ばらつき、負荷抵抗RPとRNとの間の製造ばらつき及び差動正弦波信号(0度)と差動正弦波信号(90度)との間で理想90度からの位相ずれ等が線形性を損なう原因となる。アナログフェーズインターポレータを構成する各デバイスサイズを大きくすることや電流源の電流値を大きくすることなどで、ある程度の線形性の改善は見込めるが、ハードウエア実装の面積や消費電流の観点からは有効ではない。   On the other hand, in the case of the conventional open loop phase modulation method, the loop configuration by the PLL circuit and the analog output oscillator and the analog phase interpolator to which the phase modulation signal is input are independent. The problem will not occur. However, for the analog phase interpolator itself and the path from the output of the phase modulator to the input to the analog phase interpolator, the linearity with respect to phase rotation may be impaired due to manufacturing variations in the semiconductor manufacturing process. That is, the phase of the sine wave signal does not monotonously increase from 0 degrees to 360 degrees due to the phase modulation signal. In the example of the conventional analog phase interpolator shown in FIG. 21, manufacturing variations between the current sources IB1 and IB2, manufacturing variations between the transistors M1P, M1N, M2P, and M2N, load resistances RP and RN And the phase variation from the ideal 90 degree between the differential sine wave signal (0 degree) and the differential sine wave signal (90 degree) cause the loss of linearity. Although linearity can be improved to some extent by increasing the size of each device constituting the analog phase interpolator and increasing the current value of the current source, from the viewpoint of hardware mounting area and current consumption It is not valid.

さらに、上述したいずれの位相変調方式において、アナログ出力発振器によって出力される正弦波は、位相変調とRFチャネル選択とによって、その周波数は変動する。このようなアナログ出力発振器を含む無線送信回路が、SoC(System-on-a-Chip)として、一定のクロック周波数で動作することが期待されているベースバンド信号処理用のデジタル回路と混載されたとしても、該アナログ出力発振器によって出力される正弦波は、デジタル回路を動作させるクロックと兼用することができなかった。従って、結局、一定のクロック周波数を得るために、別のクロック生成部が必要となる場合があった。   Further, in any of the phase modulation methods described above, the frequency of the sine wave output by the analog output oscillator varies depending on the phase modulation and the RF channel selection. A wireless transmission circuit including such an analog output oscillator is mixed with a digital circuit for baseband signal processing that is expected to operate at a constant clock frequency as a SoC (System-on-a-Chip). Even so, the sine wave output by the analog output oscillator could not be used as a clock for operating the digital circuit. Therefore, after all, in order to obtain a constant clock frequency, another clock generation unit may be required.

さらにまた、非特許文献5に開示されたローパスΔΣDACは、RF送信帯に周波数変換する前のベースバンド信号のデジタルアナログ変換を前提としている。即ち、同文献は、DC付近にそのスペクトルが存在する送信信号を扱う技術に関するものである。従って、RF送信帯付近における量子化ノイズについては何ら考慮されていなかった。また、同文献では、Fig.2に示されるように、パラレル化されたΔΣ変調器の出力は、再びシリアルデータに変換されナイキストDACへ入力される。従って、RF送信帯付近にそのスペクトルが存在する送信信号に対しては、このシリアルデータは最低でも数GHzとなってしまう。このような高い周波数に対応するDACの実現は、現状、極めて困難であり、たとえ実現できたとしても、大きな消費電流が必要となる。   Furthermore, the low-pass ΔΣ DAC disclosed in Non-Patent Document 5 is premised on digital-to-analog conversion of a baseband signal before frequency conversion to the RF transmission band. That is, this document relates to a technique for handling a transmission signal having its spectrum in the vicinity of DC. Therefore, no consideration was given to quantization noise in the vicinity of the RF transmission band. In the same document, FIG. As shown in FIG. 2, the parallel output of the ΔΣ modulator is converted again into serial data and input to the Nyquist DAC. Therefore, for a transmission signal having the spectrum near the RF transmission band, the serial data is at least several GHz. Realization of a DAC corresponding to such a high frequency is extremely difficult at present, and even if it can be realized, a large current consumption is required.

以上のように、モバイル型通信端末装置に採用されるWi−Fi等に代表される無線通信技術分野においては、バッテリの駆動時間をできる限り長くすることが重要な課題である。従って、通信端末装置内部の無線通信回路に非線形パワーアンプを用いることは、装置の低消費電力化を図るのに有効であるが、該非線形パワーアンプはアナログ回路であり、製造コストや設計の自由度といった観点からは必ずしも有利とは言えなかった。   As described above, in the wireless communication technology field represented by Wi-Fi or the like employed in mobile communication terminal devices, it is an important issue to make the battery driving time as long as possible. Therefore, the use of a nonlinear power amplifier in the wireless communication circuit inside the communication terminal device is effective for reducing the power consumption of the device. However, the nonlinear power amplifier is an analog circuit, and the manufacturing cost and design freedom are reduced. From a viewpoint of degree, it was not necessarily advantageous.

一方、CMOSテクノロジー等によって製造されるデジタル回路は、製造コストや設計の自由度といった観点から有利であるが、従来は、そのようなデジタル回路を無線通信回路に適用するという試みがなされていなかったか、たとえなされていたとしても高周波を扱うアナログ回路との混載を前提としたデジタル回路の設計は非常に難しく、実現が容易ではなかった。   On the other hand, a digital circuit manufactured by CMOS technology or the like is advantageous from the viewpoint of manufacturing cost and design freedom. However, conventionally, there has been no attempt to apply such a digital circuit to a wireless communication circuit. Even if it was done, it was very difficult to design a digital circuit on the premise that it would be mixed with an analog circuit that handles high frequencies, and it was not easy to implement.

そこで、本発明は、モバイル型無線通信装置における低消費電力を実現し、かつ、CMOSテクノロジー等によって製造されるデジタル回路との混載を実現し、製造コスト面等で有利な無線通信回路を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a wireless communication circuit that realizes low power consumption in a mobile wireless communication device, and that can be mixed with a digital circuit manufactured by CMOS technology or the like, and is advantageous in terms of manufacturing cost. For the purpose.

より具体的には、本発明の目的の一つは、モバイル型無線通信装置に内蔵される無線通信回路(IC)の消費電力を低減し、装置のバッテリ駆動時間をできる限り長くすることである。   More specifically, one of the objects of the present invention is to reduce the power consumption of a wireless communication circuit (IC) built in a mobile wireless communication device and to make the battery driving time of the device as long as possible. .

また、本発明の目的の一つは、低消費電力を実現しつつ、従来のポーラ変調方式の無線通信回路における上記問題点を解決することである。   Another object of the present invention is to solve the above-described problems in the conventional polar modulation type radio communication circuit while realizing low power consumption.

さらに、本発明の目的の一つは、低消費電力を実現しつつ、従来のアウトフェージング変調方式の無線通信回路における上記問題点を解決することである。   Furthermore, one of the objects of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional radio communication circuit of the out-fading modulation system while realizing low power consumption.

さらにまた、本発明の目的の一つは、アナログフロントエンド部とベースバンド信号処理部との混載IC、即ち、SoC(System-On-a-Chip)の設計思想に合致した新たな無線送信回路のアナログフロントエンド部アーキテクチャを提供し、ひいては、無線通信端末装置1台当たりの製造コストを低減することである。   Furthermore, one of the objects of the present invention is a new wireless transmission circuit that meets the design concept of a mixed IC of an analog front end unit and a baseband signal processing unit, that is, a SoC (System-On-a-Chip). An analog front-end unit architecture is provided, which in turn reduces the manufacturing cost per wireless communication terminal device.

上記課題を解決するためのある観点に従う本発明は、ポーラ変調方式の無線送信回路を含む無線通信用ICであって、一定の周波数を有するクロックを生成するクロック生成回路と、前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、RFチャネル選択信号に従う所定のデジタル正弦波信号を、送信すべき信号に基づく位相変調信号に基づいて位相変調し、該位相変調されたデジタル正弦波信号を出力するデジタル位相変調器と、前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、前記位相変調されたデジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号に変換するDAコンバータと、前記アナログ正弦波信号を前記送信すべき信号に基づく振幅変調信号を用いて増幅するパワーアンプと、を備え、前記デジタル位相変調器は、パラレルに構成された所定数のサブ位相変調器を含むパラレル化デジタル位相変調器であり、前記サブ位相変調器のそれぞれは、前記位相変調信号に基づいてパラレル化デジタル正弦波信号を位相変調し、前記DAコンバータは、パラレルに構成された所定数のサブDAコンバータを含むパラレル化DAコンバータであり、前記パラレル化DAコンバータは、前記変調されたパラレル化デジタル正弦波信号に対してアナログ変換を行って、アナログ正弦波信号を出力する、無線通信用ICである。   The present invention according to a certain aspect for solving the above-described problem is a wireless communication IC including a polar modulation type wireless transmission circuit, and includes a clock generation circuit that generates a clock having a constant frequency, and the clock generation circuit. A digital signal that uses a generated clock to phase-modulate a predetermined digital sine wave signal according to an RF channel selection signal based on a phase modulation signal based on a signal to be transmitted, and output the phase-modulated digital sine wave signal A phase modulator, a DA converter that converts the phase-modulated digital sine wave signal into an analog sine wave signal using the clock generated by the clock generation circuit, and a signal to be transmitted from the analog sine wave signal And a power amplifier that amplifies using an amplitude modulation signal based on the digital phase modulator. A parallelized digital phase modulator including a predetermined number of subphase modulators configured to each of the subphase modulators, wherein each of the subphase modulators phase-modulates a parallelized digital sine wave signal based on the phase modulated signal, The DA converter is a parallelized DA converter including a predetermined number of sub DA converters configured in parallel, and the parallelized DA converter performs analog conversion on the modulated parallelized digital sine wave signal, This is an IC for wireless communication that outputs an analog sine wave signal.

前記サブ位相変調器のそれぞれは、前記パラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれが相互に時間的に補完する関係になるように、該パラレル化デジタル正弦波信号を生成する数値制御発振器を含むように構成される。   Each of the sub-phase modulators is configured to include a numerically controlled oscillator that generates the parallel digital sine wave signal so that each of the parallel digital sine wave signals is temporally complementary to each other. Is done.

ここで、前記サブ位相変調器のそれぞれの数値制御発振器は、第1のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第1の数値制御発振器と、前記第1のパラレル化デジタル正弦波に対して位相が90度ずれた第2のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第2の数値制御発振器と、を含むように構成される。また、前記サブ位相変調器のそれぞれはさらに、前記位相変調信号に基づいて前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれに対する所定の重み付け係数を出力する位相振幅変換器と、前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号と前記所定の重み付け係数とに基づいて論理演算を行う論理演算回路と、を含むように構成される。   Here, each numerically controlled oscillator of the sub-phase modulator has a first numerically controlled oscillator that generates a first parallelized digital sine wave signal and a phase with respect to the first parallelized digital sine wave. And a second numerically controlled oscillator that generates a second parallelized digital sine wave signal shifted by 90 degrees. Each of the sub-phase modulators further outputs a predetermined weighting coefficient for each of the first parallelized digital sine wave signal and the second parallelized digital sine wave signal based on the phase modulation signal. A phase-amplitude converter; and a logic operation circuit that performs a logic operation based on the first parallelized digital sine wave signal, the second parallelized digital sine wave signal, and the predetermined weighting factor. Composed.

また、前記パラレル化DAコンバータは、前記変調されたパラレル化デジタル正弦波信号に対して所定のフィルタリング演算を行うデジタルフィルタをさらに含み、前記サブDAコンバータのそれぞれが、前記所定のフィルタリング演算が行われた出力信号のうちの対応する信号に対してアナログ変換を行うように構成される。   The parallel DA converter further includes a digital filter that performs a predetermined filtering operation on the modulated parallel digital sine wave signal, and each of the sub DA converters performs the predetermined filtering operation. A corresponding signal among the output signals is configured to perform analog conversion.

ここで、前記デジタルフィルタは、入力信号x[n]、出力信号をy[n]としたとき、入出力伝達関数に関する下記式:
y[n]=x[n]−x[n−1]+y[n−4]
(ただし、nはパラレル化デジタル正弦波信号からなる全体信号を示す。)
の関係を満たすように構成された回路である。
Here, when the input signal is x [n] and the output signal is y [n], the digital filter has the following equation regarding the input / output transfer function:
y [n] = x [n] -x [n-1] + y [n-4]
(Where n represents the overall signal consisting of a parallel digital sine wave signal)
The circuit is configured to satisfy the relationship.

また、前記パラレル化DAコンバータは、前記デジタルフィルタの前段に配置されたバンドパスΔΣ変調器をさらに含むように構成される。   Further, the parallel DA converter is configured to further include a band-pass ΔΣ modulator disposed in the preceding stage of the digital filter.

ここで、前記バンドパスΔΣ変調器は、前記変調されたパラレル化デジタル正弦波信号をw[n]、前記デジタルフィルタに対する出力信号をx[n]、量子化ノイズをe[n]としたとき、入出力伝達関数に関する下記式:
x[n]=w[n]+(1/(1+(2cos2θ)*z−2+z−4))*e[n]
(ただし、nはパラレル化デジタル正弦波信号からなる全体信号を示す。)
の関係を満たすように構成された回路である。
Here, the band-pass ΔΣ modulator has the modulated parallel digital sine wave signal as w [n], the output signal to the digital filter as x [n], and the quantization noise as e [n]. And the following formula for the input / output transfer function:
x [n] = w [n] + (1 / (1+ (2cos 2θ) * z −2 + z −4 )) * e [n]
(Where n represents the overall signal consisting of a parallel digital sine wave signal)
The circuit is configured to satisfy the relationship.

また、前記の無線通信用ICは、直交ミキサを含む受信用アナログフロントエンド部をさらに備えても良い。   The wireless communication IC may further include a reception analog front end unit including an orthogonal mixer.

そして、前記無線通信用ICは、デジタル/アナログ混載型のSoCであることが好ましい。   The wireless communication IC is preferably a digital / analog mixed SoC.

また、別の観点に従う本発明は、アウトフェージングの無線送信回路を含む無線通信用ICであって、一定の周波数を有するクロックを生成するクロック生成回路と、前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、RFチャネル選択信号に従い、相互に所定回転量だけ位相がずれた一対のデジタル正弦波信号を、送信すべき信号に基づく位相変調信号及び振幅変調信号に基づいてそれぞれ変調し、該変調された一対のデジタル正弦波信号を出力するデジタル位相変調/位相回転器と、前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、前記変調された一対のデジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号にそれぞれ変換する一対のDAコンバータと、を備え、前記デジタル位相変調/位相回転器は、パラレルに構成された所定数のサブ位相変調/位相回転器を含むパラレル化デジタル位相変調/位相回転器であり、前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれは、前記位相変調信号及び前記振幅変調信号に基づいて一対のパラレル化デジタル正弦波信号を変調し、前記DAコンバータは、パラレルに構成された所定数のサブDAコンバータを含むパラレル化DAコンバータであり、前記一対のパラレル化DAコンバータは、前記変調された一対のパラレル化デジタル正弦波信号に対してアナログ変換を行って、アナログ正弦波信号を出力する、無線通信用ICである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless communication IC including an out-fading wireless transmission circuit, a clock generation circuit for generating a clock having a constant frequency, and a clock generated by the clock generation circuit. In accordance with the RF channel selection signal, a pair of digital sine wave signals whose phases are shifted from each other by a predetermined rotation amount are respectively modulated based on the phase modulation signal and the amplitude modulation signal based on the signal to be transmitted, and the modulation is performed. Using the digital phase modulation / phase rotator that outputs a pair of digital sine wave signals and the clock generated by the clock generation circuit, the pair of modulated digital sine wave signals are converted into analog sine wave signals, respectively. A pair of DA converters, wherein the digital phase modulation / phase rotator is configured in parallel. A parallelized digital phase modulation / phase rotator including a number of subphase modulation / phase rotators, each of the subphase modulation / phase rotators being paired in parallel based on the phase modulation signal and the amplitude modulation signal The DA converter is a parallel DA converter that includes a predetermined number of sub DA converters configured in parallel, and the pair of parallel DA converters includes the pair of parallel parallel DA converters. This is a wireless communication IC that performs analog conversion on a digital sine wave signal and outputs an analog sine wave signal.

前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれは、前記パラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれが相互に時間的に補完する関係になるように、該パラレル化デジタル正弦波信号を生成する数値制御発振器を含むように構成される。   Each of the sub-phase modulation / phase rotators includes a numerically controlled oscillator that generates the parallelized digital sine wave signal such that each of the parallelized digital sine wave signals is complementary in time to each other. Configured as follows.

また、前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれの数値制御発振器は、第1のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第1の数値制御発振器と、前記第1のパラレル化デジタル正弦波に対して位相が90度ずれた第2のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第2の数値制御発振器と、を含むように構成される。また、前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれはさらに、前記位相変調信号及び前記振幅変調信号に基づいて前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれに対する一対の所定の重み付け係数を出力する位相振幅変換器と、前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号と前記一対の所定の重み付け係数とに基づいて論理演算を行う論理演算回路と、を含むように構成される。   Each of the numerically controlled oscillators of the sub-phase modulation / phase rotator has a first numerically controlled oscillator that generates a first parallelized digital sine wave signal, and a first parallelized digital sine wave. And a second numerically controlled oscillator that generates a second parallel digital sine wave signal that is 90 degrees out of phase. Each of the sub phase modulation / phase rotators further includes the first parallel digital sine wave signal and the second parallel digital sine wave signal based on the phase modulation signal and the amplitude modulation signal, respectively. A phase-amplitude converter that outputs a pair of predetermined weighting coefficients for the first and second parallelized digital sine wave signals, the second parallelized digital sine wave signal, and the pair of predetermined weighting coefficients. And a logic operation circuit that performs an operation.

本発明によれば、モバイル型無線通信装置において低消費電力を実現した無線通信回路が得られることになる。また、かかる無線通信回路は、CMOSテクノロジー等によって製造されるデジタル回路との混載に適し、従って、製造コスト面で優位に立つことができるようになる。   According to the present invention, a wireless communication circuit realizing low power consumption in a mobile wireless communication device can be obtained. Further, such a wireless communication circuit is suitable for mixed mounting with a digital circuit manufactured by CMOS technology or the like, and therefore can be superior in terms of manufacturing cost.

本発明の他の技術的特徴、目的、及び作用効果乃至は利点は、添付した図面を参照して説明される以下の実施形態により明らかにされる。   Other technical features, objects, effects, and advantages of the present invention will become apparent from the following embodiments described with reference to the accompanying drawings.

本発明の一実施形態に係る無線通信装置における無線通信用ICの一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of IC for radio | wireless communication in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the digital phase modulator in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調器の数値制御発振器により出力されるパラレル正弦波を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the parallel sine wave output by the numerical control oscillator of the digital phase modulator in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるサブ位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the sub phase modulator in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるパラレルDACの一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the parallel DAC in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるパラレルDACの他の例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows the other example of the parallel DAC in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置における量子化ノイズのノイズシェーピング特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the noise shaping characteristic of the quantization noise in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるΔΣ変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the delta-sigma modulator in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置の無線通信用ICにおけるパラレル構成を有するΔΣ変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the delta-sigma modulator which has a parallel structure in IC for radio | wireless communication of the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置における無線通信用ICの一例を説明するブロックダイアグラムである。It is a block diagram explaining an example of IC for radio | wireless communication in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調/位相回転器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the digital phase modulation / phase rotator in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調/位相回転器を構成するサブ位相変調/位相回転器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the sub phase modulation / phase rotator which comprises the digital phase modulation / phase rotator in the radio | wireless communication apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. ポーラ変調方式を採用した本発明に係る無線通信用ICについての数値計算シミュレーションによる送信信号のスペクトラムを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the transmission signal by the numerical calculation simulation about IC for radio | wireless communication based on this invention which employ | adopted the polar modulation system. ポーラ変調方式を採用した本発明に係る無線通信用ICについての数値計算シミュレーションによる送信信号のスペクトラムを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the transmission signal by the numerical calculation simulation about IC for radio | wireless communication based on this invention which employ | adopted the polar modulation system. アウトフェージング変調方式を採用した本発明に係る無線通信用ICについての数値計算シミュレーションによる送信信号のスペクトラムを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the transmission signal by the numerical calculation simulation about IC for radio | wireless communication based on this invention which employ | adopted the out fading modulation system. アウトフェージング変調方式を採用した本発明に係る無線通信用ICについての数値計算シミュレーションによる送信信号のスペクトラムを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the transmission signal by the numerical calculation simulation about IC for radio | wireless communication based on this invention which employ | adopted the out fading modulation system. ポーラ変調方式を用いた従来の無線送信回路の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the conventional radio | wireless transmission circuit using a polar modulation system. アウトフェージング変調方式を用いた従来の無線送信回路の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the conventional radio | wireless transmission circuit using an out fading modulation system. クローズドループ位相変調方式を用いた従来の位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the conventional phase modulator using a closed loop phase modulation system. オープンループ位相変調方式を用いた従来の位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the conventional phase modulator using an open loop phase modulation system. 従来の差動型アナログフェーズインターポレータの一例を示すブロックダイアグラムである。It is a block diagram which shows an example of the conventional differential type | mold analog phase interpolator.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
本実施形態は、ポーラ変調方式を用いた無線送信回路を含む、デジタル回路混載型の無線通信用ICを開示する。
[First Embodiment]
The present embodiment discloses a digital communication mixed type wireless communication IC including a wireless transmission circuit using a polar modulation method.

図1は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置における無線通信用ICの一例を示すブロックダイアグラムである。より具体的には、同図に示す無線通信用IC100は、ポーラ変調方式の無線送信回路と、デジタル信号処理部を含む論理合成回路とが混載されたSoCである。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a wireless communication IC in a wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention. More specifically, the wireless communication IC 100 shown in the figure is a SoC in which a polar modulation type wireless transmission circuit and a logic synthesis circuit including a digital signal processing unit are mixedly mounted.

同図に示すように、無線通信用IC100は、例えば、クロック生成部110と、論理合成部120と、送信用アナログフロントエンド部130と、受信用アナログフロントエンド部140とを含む。   As shown in the figure, the wireless communication IC 100 includes, for example, a clock generation unit 110, a logic synthesis unit 120, a transmission analog front end unit 130, and a reception analog front end unit 140.

クロック生成部110は、一定の周波数を有するクロックを生成し、これを無線通信用IC100内の各コンポーネントに供給するための回路である。本例では、クロック生成部110により生成されたクロックは、論理合成部120及び送信用アナログフロントエンド部130にそれぞれ供給される。クロック生成部110は、例えば、PLL回路及びアナログ出力発振器を含んで構成されるが、これに限られるものでない。例えば、クロック生成部110は、外部の水晶発振器等によるクロックであっても良い。ここで留意すべきことは、クロック生成部110は、RFチャネル選択に関わる機能とは独立していることである。   The clock generation unit 110 is a circuit for generating a clock having a certain frequency and supplying it to each component in the wireless communication IC 100. In this example, the clock generated by the clock generation unit 110 is supplied to the logic synthesis unit 120 and the transmission analog front end unit 130, respectively. The clock generation unit 110 includes, for example, a PLL circuit and an analog output oscillator, but is not limited thereto. For example, the clock generation unit 110 may be a clock by an external crystal oscillator or the like. It should be noted here that the clock generation unit 110 is independent of functions related to RF channel selection.

論理合成部120は、例えば、ベースバンド信号処理回路及びモデム回路等を含むデジタル信号処理部121と、デジタル位相変調器122とを含んで構成されるデジタル回路である。デジタル信号処理部121は、送信モードの間、RFチャネル選択信号及び位相変調信号をデジタル位相変調器122に出力するとともに、振幅変調信号を送信用アナログフロントエンド部130のデジタル−アナログコンバータ(DAC)131aに出力する。デジタル位相変調器122は、RFチャネル選択信号に基づいてRFチャネル中心周波数を決定し、位相変調信号に従ってデジタル正弦波信号を位相変調し、位相変調された正弦波信号を送信用アナログフロントエンド部130のDAC131bに出力する。   The logic synthesis unit 120 is a digital circuit including a digital signal processing unit 121 including a baseband signal processing circuit, a modem circuit, and the like, and a digital phase modulator 122, for example. The digital signal processing unit 121 outputs the RF channel selection signal and the phase modulation signal to the digital phase modulator 122 during the transmission mode, and outputs the amplitude modulation signal to the digital-analog converter (DAC) of the analog front end unit 130 for transmission. To 131a. The digital phase modulator 122 determines the RF channel center frequency based on the RF channel selection signal, phase-modulates the digital sine wave signal according to the phase modulation signal, and transmits the phase-modulated sine wave signal to the analog front end unit 130 for transmission. To the DAC 131b.

一方、受信モードの間、デジタル信号処理部121は、RFチャネル選択信号をデジタル位相変調器122に供給する一方、デジタル位相変調器122の位相変調機能を停止させる。これにより、デジタル位相変調器122は、RFチャネル選択信号に応じた周波数を有し、かつ、位相が90度ずれている2つのデジタル正弦波信号をDAC131b及びDAC131cにそれぞれ出力する。この2つのデジタル正弦波信号は、後述するように、DAC131b及びDAC131cによりアナログ変換され、ローカル正弦波信号LOとして、受信用アナログフロントエンド140の直交ミキサ(図示せず)に供給される。   On the other hand, during the reception mode, the digital signal processing unit 121 supplies the RF channel selection signal to the digital phase modulator 122 while stopping the phase modulation function of the digital phase modulator 122. As a result, the digital phase modulator 122 outputs two digital sine wave signals having a frequency corresponding to the RF channel selection signal and having a phase shifted by 90 degrees to the DAC 131b and the DAC 131c, respectively. As will be described later, the two digital sine wave signals are analog-converted by the DAC 131b and the DAC 131c, and are supplied as a local sine wave signal LO to an orthogonal mixer (not shown) of the reception analog front end 140.

送信用アナログフロントエンド部130は、例えば、DAC131a〜131cと、パワーアンプ132と、スイッチ133a及び133bとを含んで構成されるアナログ回路である。送信用アナログフロントエンド部130は、論理合成部120により制御されるスイッチ133a及び133bにより、送信モードと受信モードとが切り替えられ動作する。即ち、スイッチ133aが開放状態で、スイッチ133bが閉状態のとき、送信用アナログフロントエンド部130は送信モードで動作し、スイッチ133aが閉状態で、スイッチ133bが開放状態のとき、無線通信用IC100は受信モードで動作する。   The transmission analog front end unit 130 is an analog circuit including DACs 131a to 131c, a power amplifier 132, and switches 133a and 133b, for example. The transmission analog front end unit 130 operates by switching between the transmission mode and the reception mode by the switches 133a and 133b controlled by the logic synthesis unit 120. That is, when the switch 133a is in the open state and the switch 133b is in the closed state, the transmission analog front end unit 130 operates in the transmission mode, and when the switch 133a is in the closed state and the switch 133b is in the open state, the wireless communication IC 100 Operates in receive mode.

DAC131a〜131cは、入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換し、出力する回路である。DAC131aは、デジタル信号処理部121から出力されたデジタル振幅変調信号をアナログ信号に変換し、パワーアンプ132に出力する。DAC131bは、送信モードにおいて、デジタル位相変調器122から入力されたデジタル位相変調信号をアナログ信号に変換し、パワーアンプ132に出力する。パワーアンプ132は、入力されたアナログの振幅変調信号及びアナログの位相変調された信号とに基づいてRF送信信号を生成し、出力する。なお、図示されていないが、無線通信用IC100は、デジタル信号処理部121から出力された振幅変調信号がDAC131aに入力されるまでのレイテンシが、デジタル信号処理部121から出力され、デジタル位相変調器122を介して、DAC131bに入力されるまでのレイテンシと同じとなるように、構成される。即ち、例えば、デジタル位相変調器122と同じ遅延を持つように、振幅変調信号のパスに遅延素子が挿入される。これにより、デジタル的に遅延処理されるため、アナログ的な遅延(一定でない群遅延)を回避することができるようになる。DAC131cは、本例では、受信モードの間のみに使用される。この場合、DAC131b及びDAC131cは、デジタル位相変調器122から出力された、位相が90度ずれている2つのデジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号に変換する。従って、DAC131b及び131cは、回路特性等を考慮し、同一の構成であることが好ましい。   The DACs 131a to 131c are circuits that convert input digital signals into analog signals and output the analog signals. The DAC 131 a converts the digital amplitude modulation signal output from the digital signal processing unit 121 into an analog signal and outputs the analog signal to the power amplifier 132. In the transmission mode, the DAC 131 b converts the digital phase modulation signal input from the digital phase modulator 122 into an analog signal and outputs the analog signal to the power amplifier 132. The power amplifier 132 generates and outputs an RF transmission signal based on the input analog amplitude modulation signal and analog phase modulated signal. Although not shown, the wireless communication IC 100 outputs from the digital signal processing unit 121 the latency until the amplitude modulation signal output from the digital signal processing unit 121 is input to the DAC 131a. It is configured to be the same as the latency until it is input to the DAC 131b via 122. That is, for example, a delay element is inserted in the path of the amplitude modulation signal so as to have the same delay as the digital phase modulator 122. Thereby, since the delay processing is performed digitally, an analog delay (non-constant group delay) can be avoided. In this example, the DAC 131c is used only during the reception mode. In this case, the DAC 131b and the DAC 131c convert the two digital sine wave signals output from the digital phase modulator 122 and having a phase shift of 90 degrees into analog sine wave signals. Therefore, it is preferable that the DACs 131b and 131c have the same configuration in consideration of circuit characteristics and the like.

また、図示されていないが、送信用アナログフロントエンド部130は、DAC131a〜131cの出力パス上に配置された再構成フィルタを含んでも良い。   Although not shown, the transmission analog front-end unit 130 may include a reconstruction filter disposed on the output path of the DACs 131a to 131c.

受信用アナログフロントエンド部140は、既知のものを採用することができ、図示はされていないが、例えば、ローノイズアンプ(LNA)と、直交ミキサと、可変ゲインアンプ(VGA)と、アナログデジタルコンバータ(ADC)とを含んで構成される。   As the reception analog front end unit 140, a known one can be adopted, and although not shown, for example, a low noise amplifier (LNA), a quadrature mixer, a variable gain amplifier (VGA), and an analog digital converter (ADC).

本実施形態では、後述するように、少なくともDAC131b及び131cは、パラレルに構成された複数のDACを含んで構成される。従って、これらパラレルに構成されたDACが有効に機能するように、デジタル位相変調器122もまた、パラレルに構成された複数のデジタル位相変調器を含んで構成される。以下では、このようなDAC131b及び131cを「パラレル化DAC」と呼ぶことがある。DAC131aもまた、DAC131bとの動作のマッチングを図るため、パラレル化されることが好ましい。   In this embodiment, as will be described later, at least the DACs 131b and 131c are configured to include a plurality of DACs configured in parallel. Therefore, the digital phase modulator 122 is also configured to include a plurality of digital phase modulators configured in parallel so that the DACs configured in parallel function effectively. Hereinafter, such DACs 131b and 131c may be referred to as “parallelized DACs”. The DAC 131a is also preferably parallelized in order to match the operation with the DAC 131b.

図2は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、デジタル位相変調器122は、例えば4個のサブ位相変調器122(0)〜122(3)を含んで構成される。なお、同図では、便宜上、デジタル位相変調器122に接続されたパラレル化DAC131(即ち、DAC131bに相当する。)もまた示されている。本例のパラレル化DAC131は、ナイキストDAC(パラレル化ナイキストDAC)であるものとする。同図に示すような構成は、デジタルフェーズインターポレータと呼ばれることもある。パラレル化ナイキストDACの詳細については、図5等で説明される。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of a digital phase modulator in the wireless communication apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the digital phase modulator 122 includes, for example, four sub-phase modulators 122 (0) to 122 (3). In the figure, for the sake of convenience, a parallel DAC 131 (ie, corresponding to the DAC 131b) connected to the digital phase modulator 122 is also shown. The parallel DAC 131 in this example is a Nyquist DAC (parallel Nyquist DAC). The configuration shown in the figure is sometimes called a digital phase interpolator. Details of the parallel Nyquist DAC will be described with reference to FIG.

サブ位相変調器122(0)〜122(3)は、元のサンプリング周波数Fsの1/4の周波数を有するクロックでそれぞれ動作するように構成され、パラレルの位相変調された正弦波信号を生成し、出力する。サブ位相変調器122(0)〜(3)は、同一構成であって良く、本明細書では、特に区別する必要がないときは、サブ位相変調器122(i)と言うものとする。パラレルの正弦波信号のそれぞれは、例えば図3に示すように、その振幅値が相互に他の振幅値を時間的に補完し合うように生成される。このようなパラレル正弦波信号を生成するために、サブ位相変調器122(0)〜122(3)のそれぞれは、相互に位相が90度ずつずれたデジタルの正弦波信号を発振するデジタル発振器(数値制御発振器)を含んで構成される(図4参照)。   The sub-phase modulators 122 (0) to 122 (3) are each configured to operate with a clock having a frequency that is ¼ of the original sampling frequency Fs, and generate parallel phase-modulated sinusoidal signals. ,Output. The sub-phase modulators 122 (0) to (3) may have the same configuration. In this specification, the sub-phase modulators 122 (0) to (3) are referred to as the sub-phase modulators 122 (i) unless particularly distinguished. Each of the parallel sine wave signals is generated so that their amplitude values complement each other in time with respect to each other, for example, as shown in FIG. In order to generate such a parallel sine wave signal, each of the sub-phase modulators 122 (0) to 122 (3) oscillates a digital sine wave signal whose phases are shifted from each other by 90 degrees. A numerically controlled oscillator) (see FIG. 4).

なお、本例では、デジタル位相変調器122は、4個のサブ位相変調器122(0)〜122(3)により構成されたが、特に、これに限られるものでなく、例えば、2個であっても良く、また、8個或いはそれ以上のサブ位相変調器で構成されても良い。   In this example, the digital phase modulator 122 is composed of four sub-phase modulators 122 (0) to 122 (3). However, the present invention is not limited to this, and for example, two digital phase modulators 122 There may be eight or more sub-phase modulators.

図4は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調器を構成するサブ位相変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、本実施形態のサブ位相変調器122(i)は、例えば、第1の数値制御発振器1221a及び第2の数値制御発振器1221bと、位相振幅変換器1222と、デジタル乗算器1223a及び1223bと、デジタル加算器1224と、マルチプレクサ1225とを含んで構成される。   FIG. 4 is a block diagram showing an example of a sub-phase modulator constituting the digital phase modulator in the wireless communication apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the sub-phase modulator 122 (i) of this embodiment includes, for example, a first numerically controlled oscillator 1221a and a second numerically controlled oscillator 1221b, a phase amplitude converter 1222, and a digital multiplier. 1223a and 1223b, a digital adder 1224, and a multiplexer 1225 are included.

第1の数値制御発振器1221a及び第2の数値制御発振器1221bは、デジタル信号処理部121から出力されるRFチャネル選択信号に従った周波数を有し、相互の関係で見れば、それぞれ0度及び90度の位相を有するデジタル正弦波を出力する。第1の数値制御発振器1221a及び第2の数値制御発振器1221bは、例えば、正弦波の要素値に基づくルックアップテーブルを含んで構成され、クロックに従って順番に要素値を読み出すことによりデジタル正弦波を出力する。或いは、CORDICアルゴリズムに基づくものであっても良い。   The first numerically controlled oscillator 1221a and the second numerically controlled oscillator 1221b have a frequency according to the RF channel selection signal output from the digital signal processing unit 121. When viewed in relation to each other, 0 degrees and 90 degrees, respectively. Outputs a digital sine wave with a phase of degrees. The first numerically controlled oscillator 1221a and the second numerically controlled oscillator 1221b are configured to include, for example, a look-up table based on element values of a sine wave, and output a digital sine wave by sequentially reading the element values according to a clock. To do. Alternatively, it may be based on the CORDIC algorithm.

例えば、数値制御発振器1221a及び1221bは、Nクロックで出力制御が一巡する(更新される)ように設定され、さらに、RFチャネル選択信号Mに従ってNクロック内に正弦波信号を4M+1回(ただし、Mは正の整数)だけ出力するように構成される。このような構成により、N/4クロック目には正弦波信号がM+1/4回出力されることになる。つまり、RFチャネル選択信号Mの値に依存せず、N/4クロック目には、元の正弦波信号に対して1/4周期分ずれた値が出力される。従って、第1の数値制御発振器1221aに対して第2の数値制御発振器1221bがN/4クロックずれて発振するように構成すれば、これらの出力は、相互に位相が90度ずれている2つの正弦波信号となる。   For example, the numerically controlled oscillators 1221a and 1221b are set so that the output control circulates (updates) in N clocks, and further, a sine wave signal is generated 4M + 1 times in the N clocks according to the RF channel selection signal M (however, M Is a positive integer). With such a configuration, a sine wave signal is output M + 1/4 times at the N / 4 clock. That is, regardless of the value of the RF channel selection signal M, a value shifted by ¼ period from the original sine wave signal is output at the N / 4 clock. Accordingly, if the second numerically controlled oscillator 1221b is configured to oscillate with a shift of N / 4 clocks relative to the first numerically controlled oscillator 1221a, these outputs have two phases that are 90 degrees out of phase with each other. Sine wave signal.

上述したように、サブ位相変調器122(0)〜122(3)は、パラレルに構成されているため、サブ位相変調器122(0)〜122(3)間においても対応する正弦波信号の位相が90度ずつずれるように、即ち、対応する正弦波信号の振幅値が相互に他の振幅値を時間的に補完し合うように、構成される。つまり、サブ位相変調器122(i)における第1の数値制御発振器1221aどうし及び第2の数値制御発振器1221bどうしで見れば、それぞれ位相が90度ずつずれた正弦波信号が出力されることになる。   As described above, since the sub-phase modulators 122 (0) to 122 (3) are configured in parallel, a corresponding sine wave signal is also generated between the sub-phase modulators 122 (0) to 122 (3). The phase is shifted by 90 degrees, that is, the amplitude values of the corresponding sine wave signals complement each other in time with the other amplitude values. That is, when viewed between the first numerically controlled oscillators 1221a and the second numerically controlled oscillators 1221b in the sub-phase modulator 122 (i), sine wave signals whose phases are shifted by 90 degrees are output. .

位相振幅変換器1222は、デジタル信号処理部121から出力される位相変調信号に対して、所定の位相振幅変換を行って、重み係数a1[n]及びa2[n]を出力する。所定の位相振幅変換は、位相変調信号をPH[n]として、例えば、式4によって定義される。
<式4>
a1[n]=cos(PH[n])
a2[n]=sin(PH[n])
The phase / amplitude converter 1222 performs a predetermined phase / amplitude conversion on the phase modulation signal output from the digital signal processing unit 121, and outputs weighting coefficients a1 [n] and a2 [n]. The predetermined phase / amplitude conversion is defined by, for example, Expression 4 where the phase modulation signal is PH [n].
<Formula 4>
a1 [n] = cos (PH [n])
a2 [n] = sin (PH [n])

位相振幅変換器1222により得られる重み係数a1[n]及びa2[n]はそれぞれ、デジタル乗算器1223a及び1223bに出力される。デジタル乗算器1223aは、重み係数a1[n]と位相0度のデジタル正弦波信号とを乗算し、重み付けされた第1のデジタル正弦波信号をデジタル加算器1224に出力する一方、デジタル乗算器1223bは、重み係数a2[n]と位相90度のデジタル正弦波信号とを乗算し、重み付けされた第2のデジタル正弦波信号をデジタル加算器1224に出力する。デジタル加算器1224は、該乗算された正弦波信号どうしを加算し、これを位相変調された正弦波信号として、マルチプレクサ1225に出力する。マルチプレクサ1225は、送信モードの間は、該位相変調された正弦波信号を送信用アナログフロントエンド部130のDAC131bに出力する一方、受信モードの間は、位相変調されていない、即ち、純粋なデジタル正弦波信号をDAC131bに出力する。即ち、受信モードの間は、第1の数値制御発振器1221a及び第2の数値制御発振器1221bから出力される90度ずれた2つのデジタル正弦波信号がそのまま出力されるようになる。2つのデジタル正弦波信号は、上述したように、受信用アナログフロントエンド部140の直交ミキサにローカル正弦波信号LOとして出力される。   The weighting coefficients a1 [n] and a2 [n] obtained by the phase / amplitude converter 1222 are output to the digital multipliers 1223a and 1223b, respectively. The digital multiplier 1223a multiplies the weighting coefficient a1 [n] by the digital sine wave signal having a phase of 0 degree, and outputs the weighted first digital sine wave signal to the digital adder 1224, while the digital multiplier 1223b. Multiplies the weighting coefficient a2 [n] by the digital sine wave signal having a phase of 90 degrees, and outputs the weighted second digital sine wave signal to the digital adder 1224. The digital adder 1224 adds the multiplied sine wave signals and outputs the result to the multiplexer 1225 as a phase-modulated sine wave signal. The multiplexer 1225 outputs the phase-modulated sine wave signal to the DAC 131b of the transmission analog front end unit 130 during the transmission mode, while it is not phase-modulated during the reception mode, that is, pure digital. A sine wave signal is output to the DAC 131b. That is, during the reception mode, two digital sine wave signals shifted by 90 degrees and output from the first numerically controlled oscillator 1221a and the second numerically controlled oscillator 1221b are output as they are. As described above, the two digital sine wave signals are output as local sine wave signals LO to the quadrature mixer of the reception analog front end unit 140.

なお、位相振幅変換器1222は、上記の構成に限られるものではなく、上記式4を満たす限り、他の構成によって実現されても良い。例えば、位相振幅変換器1222もまた、ルックアップテーブルを用いて、位相変調信号PH[n]に対応する重み係数a1[n]及びa2[n]をそれぞれ読み出す構成であっても良い。   The phase / amplitude converter 1222 is not limited to the above configuration, and may be realized by other configurations as long as the above Expression 4 is satisfied. For example, the phase amplitude converter 1222 may also be configured to read out the weighting factors a1 [n] and a2 [n] corresponding to the phase modulation signal PH [n] using a lookup table.

図5は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるパラレル化DACの一例を示すブロックダイアグラムである。具体的には、同図は、送信用アナログフロントエンド部130のDAC131bを、ナイキスト方式のパラレル化DACとして構成した例を示している。   FIG. 5 is a block diagram showing an example of a parallel DAC in the wireless communication apparatus according to the embodiment of the present invention. Specifically, this figure shows an example in which the DAC 131b of the transmission analog front end unit 130 is configured as a Nyquist parallelized DAC.

即ち、同図に示すパラレル化ナイキストDAC500は、デジタルフィルタ510と、パラレルに構成された複数のサブDAC520(0)〜520(3)と、アナログ加算器530とを含んで構成される。デジタルフィルタ510は、入力されたデジタル信号x[n](即ち、位相変調された正弦波信号)に対して所定のフィルタリング演算処理を行い、出力信号y[n]を出力する。出力信号y[n]は、サブDAC520(0)〜520(3)に入力される。なお、引数「n」は、デジタルデータ列全体の連番を示し、図中の「m」は、パラレルデータ処理する際の、例えば4データ一纏めのデータ列の連番を示している。   That is, the parallelized Nyquist DAC 500 shown in the figure includes a digital filter 510, a plurality of sub DACs 520 (0) to 520 (3) configured in parallel, and an analog adder 530. The digital filter 510 performs a predetermined filtering calculation process on the input digital signal x [n] (that is, a phase-modulated sine wave signal), and outputs an output signal y [n]. The output signal y [n] is input to the sub DACs 520 (0) to 520 (3). Note that the argument “n” indicates a serial number of the entire digital data string, and “m” in the figure indicates a serial number of a data string of four data, for example, when parallel data processing is performed.

具体的には、本実施形態のデジタルフィルタ510は、以下の式5を満たすように設計された回路である。同図中、z −1で表される要素は、元のサンプリング周波数Fsの1/4の周波数を有するクロックに関する1クロック遅延を表す。
<式5>
y[n]=x[n]−x[n−1]+y[n−4]
Specifically, the digital filter 510 of the present embodiment is a circuit designed to satisfy the following formula 5. In the figure, an element represented by z 4 −1 represents one clock delay with respect to a clock having a frequency that is ¼ of the original sampling frequency Fs.
<Formula 5>
y [n] = x [n] -x [n-1] + y [n-4]

なお、上記式5は、以下のように導き出される。即ち、入力信号x[n]と出力信号y[n]との関係は、下記の式6で表すことができる。
<式6>
x[n]=y[n]+y[n−1]+y[n−2]+y[n−3]
In addition, the said Formula 5 is derived as follows. That is, the relationship between the input signal x [n] and the output signal y [n] can be expressed by Equation 6 below.
<Formula 6>
x [n] = y [n] + y [n-1] + y [n-2] + y [n-3]

また、式6に対してnの階数を1つ下げると下記の式7が得られる。
<式7>
x[n−1]=y[n−1]+y[n−2]+y[n−3]+y[n−4]
Further, when the rank of n is lowered by 1 with respect to Equation 6, the following Equation 7 is obtained.
<Formula 7>
x [n-1] = y [n-1] + y [n-2] + y [n-3] + y [n-4]

従って、式6から式7を減算することにより、上記式5が得られることになる。   Therefore, by subtracting Expression 7 from Expression 6, the above Expression 5 is obtained.

このようにデジタルフィルタ510により演算処理された信号y[n]は、本実施形態では、4個のサブDAC520のそれぞれで、デジタル−アナログ変換が行われる。この場合、サブDAC520(0)〜520(3)のそれぞれのサンプリング周波数は、元のサンプリング周波数Fsの1/4で良い。また、サブDAC520(0)〜520(3)のそれぞれは、位相がそれぞれ0度、90度、180度及び270度ずれたクロックでサンプリングする。ここで、サブDAC520(0)〜520(3)によるそれぞれの出力は、元のサンプリング周期1/Fsの4倍の周期の間、同一の値の出力を保持し続けるため、入力信号x[n]をそのまま用いると、所望のアナログデータを得ることができない。しかしながら、上述のようにデジタルフィルタ510により処理された出力信号y[n]を用いることにより、所望の結果が得られるようになる。   In this embodiment, the signal y [n] arithmetically processed by the digital filter 510 is subjected to digital-analog conversion in each of the four sub DACs 520 in this embodiment. In this case, the sampling frequency of each of the sub DACs 520 (0) to 520 (3) may be ¼ of the original sampling frequency Fs. Further, each of the sub DACs 520 (0) to 520 (3) samples with clocks whose phases are shifted by 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, respectively. Here, each output by the sub DACs 520 (0) to 520 (3) keeps the output of the same value for a period four times the original sampling period 1 / Fs, and therefore the input signal x [n ] Cannot be used to obtain desired analog data. However, the desired result can be obtained by using the output signal y [n] processed by the digital filter 510 as described above.

なお、上記式5から明らかなように、y[n−3]からy[n]までの合計値はx[n]で表される値となるが、y[n]自体は、演算処理を繰り返すうちに発散してしまうおそれがある。このため、デジタルフィルタ510は、図示していないが、上記式7の演算処理を繰り返した後、例えばy[n]からy[n−3]までの絶対値のいずれかが所定の上限値を超えた場合、x[n]の値に従ってy[n−3]からy[n]までに絶対値の小さい値として再配分する回路を含むように構成されても良い。かかる回路は、例えば、サブDAC520(0)〜520(3)の前段に配置される。   As is clear from Equation 5 above, the total value from y [n−3] to y [n] is a value represented by x [n]. There is a risk of divergence over time. For this reason, the digital filter 510 is not shown in the figure, but after repeating the calculation process of Equation 7, any one of the absolute values from y [n] to y [n-3] has a predetermined upper limit value, for example. A circuit that redistributes as a small absolute value from y [n−3] to y [n] according to the value of x [n] may be included. Such a circuit is disposed, for example, before the sub DACs 520 (0) to 520 (3).

このように、本実施形態では、DAC131bはパラレル化ナイキストDAC500として構成されるため、実用的なアナログ/デジタル混載型SoCを実現することができるようになる。即ち、一般的な無線通信装置が使用するRF送信帯を考慮すると、RF信号のサンプリング周波数Fsは、最低でも数GHzであり、従って、それに対応したDACは、製造が難しく、非常に高価なものとなる。しかしながら、本実施形態では、複数のサブDACがパラレルに構成されているので、各サブDACは、パラレル数に応じた低いサンプリング周波数で動作すれば良く、実装の容易化を図ることができるようになる。   Thus, in the present embodiment, the DAC 131b is configured as the parallel Nyquist DAC 500, so that a practical analog / digital mixed SoC can be realized. That is, considering the RF transmission band used by a general wireless communication apparatus, the sampling frequency Fs of the RF signal is at least several GHz. Therefore, the corresponding DAC is difficult to manufacture and very expensive. It becomes. However, in this embodiment, since the plurality of sub-DACs are configured in parallel, each sub-DAC only needs to operate at a low sampling frequency corresponding to the number of parallels, so that the mounting can be facilitated. Become.

なお、本実施形態では、デジタルフィルタ510は、パラレル化DAC131の一部として構成されたが、これに限られるものではなく、例えば、デジタルフィルタ510は、デジタル位相変調器122の一部として構成されても良い。或いは、デジタルフィルタ510は、独立のコンポーネントとして、デジタル位相変調器122とパラレル化DAC131との間に配置される構成であっても良い。   In the present embodiment, the digital filter 510 is configured as a part of the parallel DAC 131. However, the present invention is not limited to this. For example, the digital filter 510 is configured as a part of the digital phase modulator 122. May be. Alternatively, the digital filter 510 may be arranged between the digital phase modulator 122 and the parallel DAC 131 as an independent component.

(変形例)
次に、上述した実施形態の変形例を説明する。本変形例では、無線通信用IC100のさらなる低消費電力化を図るため、バンドパスΔΣDACとして構成されるDAC131(パラレル化DAC)が開示される。
(Modification)
Next, a modified example of the above-described embodiment will be described. In this modification, in order to further reduce the power consumption of the wireless communication IC 100, a DAC 131 (parallelized DAC) configured as a bandpass ΔΣ DAC is disclosed.

図6は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるバンドパスΣΔDACの一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示されるように、バンドパスΔΣDAC600は、図5に示したナイキストDAC500の前段に配置されたバンドパスΔΣ変調器610を含んで構成される。バンドパスΔΣDAC600は、図2に示したパラレル化DAC131に適用することができる。本例では、説明の便宜上、デジタル位相変調器122からの出力信号(位相変調された正弦波信号)をx[4m]〜x[4m−3]に代え、w[4m]〜w[4m−3]と表記し、バンドパスΔΣ変調器610の出力信号をx[4m]〜x[4m−3]と表記するものとする。同図に示すバンドパスΔΣDAC600は、各サブDACは、4パラレル構成により、元のサンプリング周波数Fsの1/4の周波数を持つクロックで動作する。   FIG. 6 is a block diagram showing an example of a bandpass ΣΔDAC in the wireless communication apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, the band-pass ΔΣ DAC 600 includes a band-pass ΔΣ modulator 610 disposed in front of the Nyquist DAC 500 shown in FIG. The band pass ΔΣ DAC 600 can be applied to the parallel DAC 131 shown in FIG. In this example, for convenience of explanation, the output signal (phase-modulated sine wave signal) from the digital phase modulator 122 is replaced with x [4m] to x [4m-3], and w [4m] to w [4m−]. 3] and the output signal of the bandpass ΔΣ modulator 610 is expressed as x [4m] to x [4m−3]. In the band pass ΔΣ DAC 600 shown in the figure, each sub DAC operates with a clock having a frequency that is ¼ of the original sampling frequency Fs, by a 4-parallel configuration.

本例のバンドパスΔΣ変調器610は、RF送信帯のデジタル信号のみを通過させる機能を有する。これは、DAC131b及び131cが、RF送信帯にその周波数スペクトルを有する信号を直接的にデジタル−アナログ変換する必要があり、従って、バンドパスΔΣ変調器による量子化ノイズのノイズシェーピング特性による効果を最大限受けられるようにするためである。   The bandpass ΔΣ modulator 610 of this example has a function of passing only digital signals in the RF transmission band. This means that the DACs 131b and 131c need to directly digital-analog convert signals having the frequency spectrum in the RF transmission band, and therefore the effect of noise shaping characteristics of quantization noise by the bandpass ΔΣ modulator is maximized. This is so that you can receive a limit.

ここで、バンドパスΔΣ変調器による量子化ノイズのノイズシェーピング特性について説明する。   Here, the noise shaping characteristic of the quantization noise by the bandpass ΔΣ modulator will be described.

バンドパスΔΣ変調器への入力データ、バンドパスΔΣ変調器からの出力データ、及びバンドパスΔΣ変調器における量子化器によって生じる量子化ノイズをそれぞれw[n]、x[n]、及びe[n]とすると、一つ目の4次のバンドパスフィルタの入出力伝達関数は下記の式8で表される。
<式8>
x[n]=w[n]+(1/(1+2*z−2+z−4))*e[n]
ここで、z−1は、バンドパスΔΣ変調器における元のサンプリング周波数Fsについての1クロック分の遅延を表す。
The input data to the bandpass ΔΣ modulator, the output data from the bandpass ΔΣ modulator, and the quantization noise generated by the quantizer in the bandpass ΔΣ modulator are respectively w [n], x [n], and e [ n], the input / output transfer function of the first fourth-order bandpass filter is expressed by the following Expression 8.
<Formula 8>
x [n] = w [n] + (1 / (1 + 2 * z −2 + z −4 )) * e [n]
Here, z −1 represents a delay of one clock with respect to the original sampling frequency Fs in the bandpass ΔΣ modulator.

図7(a)は、上記式8におけるe[n]についての伝達関数が有する周波数特性を模式的に図示したものである。このとき、e[n]は白色ノイズ特性ではなく、図示したような有色ノイズ特性を示す。バンドパスΔΣ変調器の全体のサンプリング周波数Fsの1/4の周波帯付近でこの有色ノイズは0となるので、所望の信号は、この周波数帯をRF送信帯として送信される。また、RF送信帯以外の周波数帯で大きなパワーを持つノイズは、送信用アナログフロントエンド部130のアナログ領域でアナログバンドパスフィルタを用いて、除去されることになる。   FIG. 7A schematically shows the frequency characteristics of the transfer function for e [n] in the above equation 8. At this time, e [n] indicates not the white noise characteristic but the colored noise characteristic as illustrated. Since this colored noise becomes 0 in the vicinity of the ¼ frequency band of the entire sampling frequency Fs of the bandpass ΔΣ modulator, a desired signal is transmitted using this frequency band as an RF transmission band. In addition, noise having a large power in a frequency band other than the RF transmission band is removed by using an analog bandpass filter in the analog region of the transmission analog front end unit 130.

なお、同図(b)は、上記式8のe[n]についての伝達関数のZ平面における極配置を表したものである。同図(b)に示すように、この伝達関数は、おいて、単位円上のπ/2と−π/2の位置のそれぞれに2重の極を有し、合計4つの極を有する。しかしながら、このように極が配置される場合、同図(a)で示したようなRF送信帯以外の周波数帯での大きなパワーのノイズは、アナログバンドパスフィルタを用いて除去されたとしても、依然として、電波法等で定められたスペクトルマスク規定を満たさない場合がある。或いは、このスペクトルマスク規定を満たすような高いノイズ除去性能を持つ高価なアナログバンドパスフィルタが必要となる場合がある。従って、本実施形態では、上記式8に示した入出力伝達関数を、二つ目の4次のバンドパスΔΣ変調器の入出力伝達関数である下記式9のように修正したΔΣ変調器610を用いることにより、量子化ノイズのノイズシェーピングをより効果的に実現する。
<式9>
x[n]=w[n]+(1/(1+(2cos2θ)*z−2+z−4))*e[n]
FIG. 7B shows the pole arrangement in the Z plane of the transfer function for e [n] in the above equation 8. As shown in FIG. 5B, this transfer function has a double pole at each of the positions of π / 2 and −π / 2 on the unit circle, and has a total of four poles. However, when the poles are arranged in this way, even if a large power noise in a frequency band other than the RF transmission band as shown in FIG. There are still cases where the spectrum mask regulations stipulated by the Radio Law etc. are not satisfied. Alternatively, an expensive analog bandpass filter having high noise removal performance that satisfies this spectrum mask specification may be required. Therefore, in this embodiment, the ΔΣ modulator 610 in which the input / output transfer function shown in the above equation 8 is corrected as shown in the following equation 9 which is the input / output transfer function of the second fourth-order bandpass ΔΣ modulator. By using, noise shaping of quantization noise is more effectively realized.
<Formula 9>
x [n] = w [n] + (1 / (1+ (2cos 2θ) * z −2 + z −4 )) * e [n]

このとき、上記式9におけるe[n]についての伝達関数が持つ周波数特性は同図(c)のように修正され、また、同図(d)に示すように、Z平面上の極は、π/2±θと−π/2±θとに配置される。また、同図(c)に示すように、RF送信帯にもノイズのパワーの一部が漏れる一方で、RF送信帯以外の周波数帯でのノイズのパワーは低減する。従って、このようなバンドパスΔΣ変調器を用いることで、高価なアナログバンドパスフィルタを用いることなく、電波法等で定められたスペクトルマスク規定を満たすことができるようになる。   At this time, the frequency characteristic of the transfer function for e [n] in the above equation 9 is corrected as shown in FIG. 9C, and as shown in FIG. They are arranged at π / 2 ± θ and −π / 2 ± θ. As shown in FIG. 5C, part of the noise power leaks to the RF transmission band, while the noise power in the frequency band other than the RF transmission band is reduced. Therefore, by using such a bandpass ΔΣ modulator, it becomes possible to satisfy the spectrum mask rule defined by the Radio Law or the like without using an expensive analog bandpass filter.

以上を鑑みて、上記式9をデジタル回路として実装したエラーフィードバック型バンドパスΔΣ変調器が図8に示される。同図に示すように、バンドパスΔΣ変調器610は、加算器801a〜801c、量子化器802、遅延回路803a〜803d、及び乗算器804等を含んで構成される。同図において、入力信号である位相変調された正弦波信号w[n]は、加算器801aにより、量子化誤差を含むフィードバック遅延データと加算される。量子化器802は、マルチビット量子化器である。   In view of the above, FIG. 8 shows an error feedback type bandpass ΔΣ modulator in which Equation 9 is implemented as a digital circuit. As shown in the figure, the bandpass ΔΣ modulator 610 includes adders 801a to 801c, a quantizer 802, delay circuits 803a to 803d, a multiplier 804, and the like. In the figure, a phase-modulated sine wave signal w [n] as an input signal is added with feedback delay data including a quantization error by an adder 801a. The quantizer 802 is a multi-bit quantizer.

このような回路構成のバンドパスΔΣ変調器を動作させるクロックのサンプリング周波数Fsは、RF送信帯が周波数Fs/4近傍にあることを考慮すると、最低でも数GHzとなるため、かかる回路の製造にCMOSテクノロジー等の半導体製造プロセスを用いることは困難である。そこで、本変形例では、図8に示した回路と等価な入出力関係を持つパラレル構成を有するバンドパスΔΣ変調器610が提案される。   In consideration of the fact that the RF transmission band is in the vicinity of the frequency Fs / 4, the sampling frequency Fs of the clock for operating the bandpass ΔΣ modulator having such a circuit configuration is at least several GHz. It is difficult to use a semiconductor manufacturing process such as CMOS technology. Therefore, in this modification, a bandpass ΔΣ modulator 610 having a parallel configuration having an input / output relationship equivalent to the circuit shown in FIG. 8 is proposed.

図9は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置の無線通信用ICにおけるパラレル構成を有するバンドパスΔΣ変調器の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、バンドパスΔΣ変調器610は、4つの連続した入力信号である位相変調された正弦波信号w[4m−3]〜w[4m]をパラレルに処理し、信号x[4m−3]〜x[4m]を出力する。バンドパスΔΣ変調器610は、パラレルに構成された4個のサブ変調器を内部に有しているため、各サブ変調器が元のサンプリング周波数Fsの1/4の周波数のクロックで動作すれば足りる。なお、θ=0に設定すると、2cos2θ=2となり、バンドパスΔΣ変調器610は、上記式8の関係式を満たすことになる。即ち、同図に示したバンドパスΔΣ変調器610は、上記式9のみならず上記式8の実装も包括した回路である。   FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a bandpass ΔΣ modulator having a parallel configuration in a wireless communication IC of a wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the bandpass ΔΣ modulator 610 processes the phase-modulated sinusoidal signals w [4m−3] to w [4m], which are four consecutive input signals, in parallel, and generates a signal x [ 4m-3] to x [4m] are output. Since the band-pass ΔΣ modulator 610 includes four sub-modulators configured in parallel, if each sub-modulator operates with a clock having a frequency ¼ of the original sampling frequency Fs. It ’s enough. When θ = 0 is set, 2 cos 2θ = 2 is established, and the bandpass ΔΣ modulator 610 satisfies the relational expression of Expression 8 above. In other words, the bandpass ΔΣ modulator 610 shown in FIG. 9 is a circuit that includes not only the above formula 9 but also the implementation of the above formula 8.

以上のように、本実施形態によれば、ポーラ変調方式の無線通信用IC100において、位相変調信号及び振幅変調信号は、それぞれのパスにおいてデジタル的な同一の遅延値を持つように設計されるので、遅延値のミスマッチが生じず、従って、キャリブレーション機構を設ける必要がなくなる。また、かかる無線通信用IC100では、アナログ出力発振器及びPLL回路等とからなるループ内でRFチャネル選択を行うのではなく、デジタル位相調整器122内でRFチャネル選択を行っているので、従来の無線通信装置において必須であった周波数シンセサイザが不要となり、単に、一定周波数のクロックを生成するクロック生成部110が必要となるだけである。これにより、無線通信用IC100全体の実装が容易で、回路面積を小さくすることができるとともに、消費電力の低減を実現することができる。さらに、クロック生成部110は、一定周波数のクロックを生成するのみであるので、対象とする無線通信規格でのACPRやEVMの規定値を満たすことと無関係であり、起動時間を短くでき、この点からも消費電力の低減を実現することができるようになる。   As described above, according to the present embodiment, in the polar modulation type radio communication IC 100, the phase modulation signal and the amplitude modulation signal are designed to have the same digital delay value in each path. , Delay value mismatch does not occur, and therefore there is no need to provide a calibration mechanism. Further, in the wireless communication IC 100, since the RF channel selection is performed in the digital phase adjuster 122 instead of the RF channel selection in the loop including the analog output oscillator and the PLL circuit, the conventional wireless communication IC 100 is provided. The frequency synthesizer that is essential in the communication apparatus is no longer necessary, and only the clock generation unit 110 that generates a clock having a constant frequency is required. As a result, the entire wireless communication IC 100 can be easily mounted, the circuit area can be reduced, and power consumption can be reduced. Furthermore, since the clock generation unit 110 only generates a clock with a constant frequency, it is irrelevant to satisfying the specified values of ACPR and EVM in the target wireless communication standard, and the startup time can be shortened. Therefore, power consumption can be reduced.

また、本実施形態のデジタル位相変調器122は、デジタル的に生成した2つの異なる位相(0度及び90度)の正弦波信号の振幅を、重み付け係数a1[n]及びa2[n]を用いてデジタル的に乗算をした後、さらに両者を加算しているので、従来のアナログフェーズインターポレータで見られたような位相回転に対する線形性の劣化の問題が発生しない。また、デジタル位相変調器122は、乗算器のビット数を増やすことによって、必要に応じて容易に分解能の増大を図ることができる。つまり、この分解能の増大は、0度から360度までの任意の位相を容易に選択することができることを意味する。従って、無線通信用IC100に内在する回路の非線形性による歪みが、対象とする無線通信規格のACPRやEVMの規定値を満たさないおそれがある場合は、量子化器の分解能を高くしたり、或いは、入力される変調されたデジタル正弦波信号w[n]の分解能を高くする等の対策を施すことにより、無線通信用IC100の性能を容易に最適化することができるようになる。   Also, the digital phase modulator 122 of this embodiment uses the weighting coefficients a1 [n] and a2 [n] for the amplitudes of two digitally generated sinusoidal signals having different phases (0 degrees and 90 degrees). After the digital multiplication, the two are further added, so that the problem of deterioration of linearity with respect to the phase rotation as seen in the conventional analog phase interpolator does not occur. Further, the digital phase modulator 122 can easily increase the resolution as necessary by increasing the number of bits of the multiplier. That is, this increase in resolution means that any phase from 0 degrees to 360 degrees can be easily selected. Therefore, if there is a possibility that distortion due to nonlinearity of a circuit inherent in the wireless communication IC 100 does not satisfy the specified value of ACPR or EVM of the target wireless communication standard, the resolution of the quantizer is increased, or By taking measures such as increasing the resolution of the input modulated digital sine wave signal w [n], the performance of the wireless communication IC 100 can be easily optimized.

さらに、デジタル位相変調器122を構成するサブ位相変換器122(i)は、2つの数値制御発振器1221が、Nクロック/周期であるところ、N/4クロックずれてデジタル的に2つの正弦波を生成しているので、PVT変動の影響を受けることなく、相互に90度ずれた位相を有する理想的な正弦波を得ることができる。   Further, the sub-phase converter 122 (i) constituting the digital phase modulator 122 digitally generates two sine waves with a shift of N / 4 clocks when the two numerically controlled oscillators 1221 have N clocks / cycle. Therefore, an ideal sine wave having phases shifted from each other by 90 degrees can be obtained without being affected by the PVT fluctuation.

また、本実施形態によれば、ナイキストDAC500は、パラレルに構成されたサブDAC520を含んで構成されているので、個々のサブDAC520はサンプリング周波数Fsの1/4の周波数で動作すれば足り、これにより、実装の容易化を図ることができるようになる。   Further, according to the present embodiment, the Nyquist DAC 500 is configured to include the sub DACs 520 configured in parallel. Therefore, it is sufficient that each sub DAC 520 operates at a frequency that is 1/4 of the sampling frequency Fs. As a result, the mounting can be facilitated.

さらに、本実施形態によれば、バンドパスΔΣDAC600は、パラレル化バンドパスΔΣ変調器610を含んで構成されているので、量子化ノイズのノイズシェーピング特性を有効に利用することができ、また、後段の個々のサブDAC520に対するクロックの周波数を低くすることで、消費電力の低減を実現することができるようになる。   Furthermore, according to the present embodiment, since the bandpass ΔΣDAC 600 includes the parallelized bandpass ΔΣ modulator 610, the noise shaping characteristics of the quantization noise can be used effectively, and the subsequent stage By reducing the clock frequency for each of the sub DACs 520, power consumption can be reduced.

また、本実施形態によれば、無線通信用IC100において、デジタル位相変調器122及びDAC131のパラレル化を図っているため、RTLの論理合成手法によるスタンダードプリミティブセルで構成した回路実装が可能になる。   Further, according to the present embodiment, since the digital phase modulator 122 and the DAC 131 are parallelized in the wireless communication IC 100, it is possible to mount a circuit composed of standard primitive cells using the RTL logic synthesis method.

[第2の実施形態]
本実施形態は、アウトフェージング変調方式を用いた無線送信回路を含む、デジタル回路混載型の無線通信用ICを開示する。
[Second Embodiment]
This embodiment discloses a digital communication mixed type wireless communication IC including a wireless transmission circuit using an out-fading modulation method.

図10は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置における無線通信用ICの一例を説明するブロックダイアグラムである。より具体的には、同図に示す無線通信用IC200は、アウトフェージング変調方式の無線送信回路と、デジタル信号処理部を含む論理合成回路とが混載されたSoCである。   FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a wireless communication IC in the wireless communication apparatus according to the embodiment of the present invention. More specifically, the wireless communication IC 200 shown in the figure is an SoC in which an out-fading modulation type wireless transmission circuit and a logic synthesis circuit including a digital signal processing unit are mixedly mounted.

同図に示すように、無線通信用IC200は、例えば、クロック生成部210と、論理合成部220と、送信用アナログフロントエンド部230と、受信用アナログフロントエンド部240とを含む。   As shown in the figure, the wireless communication IC 200 includes, for example, a clock generation unit 210, a logic synthesis unit 220, a transmission analog front end unit 230, and a reception analog front end unit 240.

論理合成部220は、例えば、ベースバンド信号処理回路及びモデム回路等を含むデジタル信号処理部221と、デジタル位相変調/位相回転器222とを含んで構成されるデジタル回路である。   The logic synthesis unit 220 is a digital circuit including a digital signal processing unit 221 including a baseband signal processing circuit, a modem circuit, and the like, and a digital phase modulation / phase rotator 222, for example.

クロック生成部210は、一定の周波数を有するクロックを生成し、無線通信用IC200内の各コンポーネントに供給するための回路である。クロック生成部210は、例えば、上述したクロック生成部110と同じもので構成することができる。本実施形態においても、クロック生成部210は、RFチャネル選択機能とは独立している。   The clock generation unit 210 is a circuit for generating a clock having a certain frequency and supplying it to each component in the wireless communication IC 200. For example, the clock generation unit 210 can be configured by the same as the clock generation unit 110 described above. Also in this embodiment, the clock generation unit 210 is independent of the RF channel selection function.

デジタル信号処理部221は、送信モードの間、RFチャネル選択信号並びに位相変調信号及び振幅変調信号をデジタル位相変調/位相回転器222に出力する。デジタル位相変調/位相回転器222は、RFチャネル選択信号に基づいてRFチャネル中心周波数を決定し、位相変調信号及び振幅変調信号によってデジタル正弦波を変調し、該変調したデジタル正弦波信号を送信用アナログフロントエンド部230のDAC231a及びDAC231bに出力する。   The digital signal processing unit 221 outputs the RF channel selection signal, the phase modulation signal, and the amplitude modulation signal to the digital phase modulation / phase rotator 222 during the transmission mode. The digital phase modulation / phase rotator 222 determines the RF channel center frequency based on the RF channel selection signal, modulates the digital sine wave by the phase modulation signal and the amplitude modulation signal, and transmits the modulated digital sine wave signal. The data is output to the DAC 231a and the DAC 231b of the analog front end unit 230.

一方、受信モードの間、デジタル信号処理部221は、RFチャネル選択信号をデジタル位相変調/位相回転器222に供給する一方、デジタル位相変調/位相回転器222の位相変調及び位相回転機能をともに停止させる。この場合、デジタル位相変調/位相回転器222は、RFチャネル選択信号に応じた周波数を有し、かつ、位相が90度ずれている2つのデジタル正弦波信号をDAC231a及びDAC231bにそれぞれ出力する。この2つのデジタル正弦波信号は、アナログ変換され、ローカル正弦波信号LOとして、受信用アナログフロントエンド240の直交ミキサ(図示せず)に供給される。   On the other hand, during the reception mode, the digital signal processing unit 221 supplies the RF channel selection signal to the digital phase modulation / phase rotator 222, while stopping both the phase modulation and phase rotation functions of the digital phase modulation / phase rotator 222. Let In this case, the digital phase modulation / phase rotator 222 outputs, to the DAC 231a and the DAC 231b, two digital sine wave signals having a frequency corresponding to the RF channel selection signal and having a phase shifted by 90 degrees. The two digital sine wave signals are converted into analog signals and supplied to a quadrature mixer (not shown) of the reception analog front end 240 as a local sine wave signal LO.

送信用アナログフロントエンド部230は、例えば、一対のDAC231a及び231bと、一対のパワーアンプ232a及び232bと、パワーコンバイナ233と、スイッチ234a及び234bとを含んで構成されるアナログ回路である。送信用アナログフロントエンド部230は、論理合成部220により制御されるスイッチ234a及び234bにより、送信モードと受信モードとが切り替えられ動作する。即ち、スイッチ234aが開放状態で、スイッチ234bが閉状態のとき、送信用アナログフロントエンド部230は送信モードで動作し、スイッチ234aが閉状態で、スイッチ234bが開放状態のとき、無線通信用IC200は受信モードで動作する。   The transmission analog front end unit 230 is an analog circuit including a pair of DACs 231a and 231b, a pair of power amplifiers 232a and 232b, a power combiner 233, and switches 234a and 234b, for example. The transmission analog front end unit 230 operates by switching between a transmission mode and a reception mode by switches 234a and 234b controlled by the logic synthesis unit 220. That is, when the switch 234a is in the open state and the switch 234b is in the closed state, the transmission analog front end unit 230 operates in the transmission mode, and when the switch 234a is in the closed state and the switch 234b is in the open state, the wireless communication IC 200 Operates in receive mode.

DAC231a及び231bは、入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換し、出力する回路である。DAC231a及び231bは、デジタル位相変調/位相回転器222から入力されたデジタル正弦波信号をアナログ信号に変換し、パワーアンプ232a及び232bにそれぞれ出力する。   The DACs 231a and 231b are circuits that convert an input digital signal into an analog signal and output the analog signal. The DACs 231a and 231b convert the digital sine wave signal input from the digital phase modulation / phase rotator 222 into an analog signal and output the analog signal to the power amplifiers 232a and 232b, respectively.

パワーアンプ232a及び232bは、入力されたアナログ信号をそれぞれ増幅し、パワーコンバイナ233に出力する。パワーコンバイナ233は、増幅されたアナログ信号どうしを加算し、その結果をRF送信信号として出力する。   The power amplifiers 232a and 232b amplify the input analog signals and output them to the power combiner 233. The power combiner 233 adds the amplified analog signals and outputs the result as an RF transmission signal.

なお、図示されていないが、送信用アナログフロントエンド部230は、DAC231a及び231bの出力パス上に配置された再構成フィルタを含んでも良い。   Although not shown, the transmission analog front end unit 230 may include a reconstruction filter arranged on the output paths of the DACs 231a and 231b.

受信用アナログフロントエンド部240は、既知のものを採用することができ、図示はされていないが、例えば、ローノイズアンプ(LNA)と、直交ミキサと、可変ゲインアンプ(VGA)と、アナログデジタルコンバータ(ADC)とを含んで構成される。   As the reception analog front end unit 240, a known one can be adopted. Although not shown, for example, a low noise amplifier (LNA), a quadrature mixer, a variable gain amplifier (VGA), and an analog / digital converter are used. (ADC).

図11は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調/位相回転器の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、デジタル位相変調/位相回転器222は、例えば4個のサブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)を含んで構成される。なお、同図では、便宜上、デジタル位相変調/位相回転器222に接続された2個のパラレル化DAC231(即ち、DAC231a及び231b)もまた示されている。パラレル化DACは、例えば、図5や図6に示したものを適用することができる。なお、図6に示したw[4m−3]、w[4m−2]、w[4m−1]、w[4m]という表記は、図11においてw1[4m−3]、w1[4m−2]、w1[4m−1]、w1[4m]及びw2[4m−3]、w2[4m−2]、w2[4m−1]、w2[4m]と読み替えるものとする。   FIG. 11 is a block diagram showing an example of a digital phase modulation / phase rotator in the wireless communication apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the digital phase modulation / phase rotator 222 includes, for example, four sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3). In the figure, for convenience, two parallelized DACs 231 (that is, DACs 231a and 231b) connected to the digital phase modulation / phase rotator 222 are also shown. As the parallel DAC, for example, the one shown in FIG. 5 or 6 can be applied. Note that the notations w [4m-3], w [4m-2], w [4m-1], and w [4m] shown in FIG. 6 are w1 [4m-3] and w1 [4m-] in FIG. 2], w1 [4m-1], w1 [4m] and w2 [4m-3], w2 [4m-2], w2 [4m-1], w2 [4m].

サブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)は、元のサンプリング周波数Fsの1/4の周波数を有するクロックでそれぞれ動作するように構成される。サブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)のそれぞれは、位相が90度ずれた一対のデジタル信号を生成し、該一対のデジタル信号のそれぞれを一対のパラレル化DAC231に出力する。つまり、一対のパラレル化DAC231のそれぞれは、サブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)のそれぞれによって生成された一対のデジタル信号w1[n]及びw2[n]を受け取るように構成される。   The sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3) are each configured to operate with a clock having a frequency that is ¼ of the original sampling frequency Fs. Each of the sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3) generates a pair of digital signals whose phases are shifted by 90 degrees, and outputs each of the pair of digital signals to the pair of parallel DACs 231. . That is, each of the pair of parallel DACs 231 receives a pair of digital signals w1 [n] and w2 [n] generated by each of the sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3). Composed.

サブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)は、同一構成であって良く、特に区別する必要がないときは、サブ位相変調/位相回転器222(i)と言うものとする。パラレルのデジタル正弦波信号のそれぞれは、例えば図3に示したように、その振幅値が相互に他の振幅値を時間的に補完し合うように生成される。このようなパラレルのデジタル正弦波信号を生成するために、サブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)のそれぞれは、位相が90度ずつずれたデジタル正弦波を発振する数値制御発振器を含んで構成される。   The sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3) may have the same configuration, and are referred to as the sub-phase modulation / phase rotator 222 (i) when it is not necessary to distinguish between them. . Each of the parallel digital sine wave signals is generated such that, for example, as shown in FIG. 3, the amplitude values complement each other in time with other amplitude values. In order to generate such a parallel digital sine wave signal, each of the sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3) performs numerical control to oscillate a digital sine wave whose phase is shifted by 90 degrees. Consists of an oscillator.

なお、本例では、デジタル位相変調/位相回転器222は、4個のサブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)により構成されたが、特に、これに限られるものでなく、例えば、2個であっても良く、また、8個或いはそれ以上のサブ位相変調/位相回転器で構成されても良い。   In this example, the digital phase modulation / phase rotator 222 is composed of four sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3). However, the present invention is not limited to this. For example, the number may be two, or may be composed of eight or more sub-phase modulation / phase rotators.

図12は、本発明の一実施形態に係る無線通信装置におけるデジタル位相変調/位相回転器を構成するサブ位相変調/位相回転器の一例を示すブロックダイアグラムである。同図に示すように、本実施形態のサブ位相変調器222(i)は、例えば、第1の数値制御発振器2221a及び第2の数値制御発振器2221bと、位相振幅変換器2222と、デジタル乗算器2223a〜2223dと、デジタル加算器2224a及び2224bと、マルチプレクサ2225a及び2225bとを含んで構成される。   FIG. 12 is a block diagram showing an example of a sub-phase modulation / phase rotator constituting the digital phase modulation / phase rotator in the wireless communication apparatus according to the embodiment of the present invention. As shown in the figure, the sub-phase modulator 222 (i) of this embodiment includes, for example, a first numerically controlled oscillator 2221a and a second numerically controlled oscillator 2221b, a phase amplitude converter 2222, and a digital multiplier. 2223a to 2223d, digital adders 2224a and 2224b, and multiplexers 2225a and 2225b.

第1の数値制御発振器2221a及び第2の数値制御発振器2221bは、デジタル信号処理部221から出力されるRFチャネル選択信号に従った周波数を有し、相互の関係で見れば、それぞれ0度及び90度の位相を有するデジタル正弦波信号を出力する。第1の数値制御発振器2221aから出力されたデジタル正弦波信号は分岐して、対応する乗算器2223a及び2223cに入力される一方、第2の数値制御発振器2221bから出力されたデジタル正弦波信号は分岐して、対応する乗算器2223b及び2223dに入力される。第1の数値制御発振器2221a及び第2の数値制御発振器2221bは、上述した第1の実施形態と同じものであって良い。また、パラレルに構成されるサブ位相変調/位相回転器222(0)〜222(3)間においても対応する正弦波の位相が90度ずつずれるように、即ち、対応する正弦波の振幅値が相互に他の振幅値を時間的に補完し合うように、その第1の数値制御発振器2221a及び第2の数値制御発振器2221bは構成される。   The first numerically controlled oscillator 2221a and the second numerically controlled oscillator 2221b have frequencies according to the RF channel selection signal output from the digital signal processing unit 221, and are 0 ° and 90 °, respectively, when viewed in relation to each other. A digital sine wave signal having a phase of degree is output. The digital sine wave signal output from the first numerically controlled oscillator 2221a is branched and input to the corresponding multipliers 2223a and 2223c, while the digital sine wave signal output from the second numerically controlled oscillator 2221b is branched. Are input to the corresponding multipliers 2223b and 2223d. The first numerically controlled oscillator 2221a and the second numerically controlled oscillator 2221b may be the same as those in the first embodiment described above. Also, the phase of the corresponding sine wave is shifted by 90 degrees between the sub-phase modulation / phase rotators 222 (0) to 222 (3) configured in parallel, that is, the amplitude value of the corresponding sine wave is The first numerically controlled oscillator 2221a and the second numerically controlled oscillator 2221b are configured so as to complement each other in time with other amplitude values.

位相振幅変換器2222は、デジタル信号処理部221から出力される位相変調信号及び振幅変調信号に対して、所定の位相振幅変換を行って、重み係数b1p[n]及びb2p[n]並びにb1m[n]及びb2m[n]を出力する。所定の位相振幅変換は、位相変調信号をPH[n]、振幅変調信号をENV[n]として、例えば、式10によって定義される。
<式10>
b1p[n]=cos(PH[n]+φ[n])
b2p[n]=sin(PH[n]+φ[n])
b1m[n]=cos(PH[n]−φ[n])
b2m[n]=sin(PH[n]−φ[n])
φ[n]=arccos(ENV[n]/2A)
重み係数b1p[n]及びb2p[n]はそれぞれ、デジタル乗算器2223a及び2223bに出力される。一方、重み係数b1m[n]及びb2m[n]はそれぞれ、デジタル乗算器2223c及び2223dに出力される。
The phase / amplitude converter 2222 performs predetermined phase / amplitude conversion on the phase modulation signal and the amplitude modulation signal output from the digital signal processing unit 221 to perform weighting coefficients b1p [n], b2p [n], and b1m [ n] and b2m [n] are output. The predetermined phase / amplitude conversion is defined by, for example, Equation 10 where PH [n] is the phase modulation signal and ENV [n] is the amplitude modulation signal.
<Formula 10>
b1p [n] = cos (PH [n] + φ [n])
b2p [n] = sin (PH [n] + φ [n])
b1m [n] = cos (PH [n] −φ [n])
b2m [n] = sin (PH [n] −φ [n])
φ [n] = arccos (ENV [n] / 2A)
The weighting factors b1p [n] and b2p [n] are output to the digital multipliers 2223a and 2223b, respectively. On the other hand, the weighting factors b1m [n] and b2m [n] are output to the digital multipliers 2223c and 2223d, respectively.

デジタル乗算器2223aは、重み係数b1p[n]と位相0度のデジタル正弦波とを乗算し、重み付けされた第1のデジタル正弦波信号をデジタル加算器2224aに出力する一方、デジタル乗算器2223bは、重み係数b2p[n]と位相90度のデジタル正弦波信号とを乗算し、重み付けされた第2のデジタル正弦波をデジタル加算器2224aに出力する。また、デジタル乗算器2223cは、重み係数b1m[n]と位相0度のデジタル正弦波信号とを乗算し、重み付けされた第3のデジタル正弦波信号をデジタル加算器2224bに出力する一方、デジタル乗算器2223dは、重み係数b2m[n]と位相90度のデジタル正弦波信号とを乗算し、重み付けされた第4のデジタル正弦波信号をデジタル加算器2224bに出力する。   The digital multiplier 2223a multiplies the weighting coefficient b1p [n] by the digital sine wave of phase 0 degree and outputs the weighted first digital sine wave signal to the digital adder 2224a, while the digital multiplier 2223b The weighting coefficient b2p [n] is multiplied by the digital sine wave signal having a phase of 90 degrees, and the weighted second digital sine wave is output to the digital adder 2224a. The digital multiplier 2223c multiplies the weighting coefficient b1m [n] and the digital sine wave signal having a phase of 0 degrees, and outputs the weighted third digital sine wave signal to the digital adder 2224b, while performing digital multiplication. The multiplier 2223d multiplies the weighting coefficient b2m [n] by the digital sine wave signal having a phase of 90 degrees, and outputs the weighted fourth digital sine wave signal to the digital adder 2224b.

デジタル加算器2224aは、乗算された信号どうしを加算し、その結果を変調されたデジタル正弦波信号として、マルチプレクサ2225aに出力する。マルチプレクサ2225aは、送信モードの間は、該変調されたデジタル正弦波信号を送信用アナログフロントエンド部230のDAC231aに出力する一方、受信モードの間は、変調されていない、即ち純粋なデジタル正弦波信号をDAC231aに出力する。デジタル加算器2224bは、乗算された信号どうしを加算し、その結果を変調されたデジタル正弦波信号として、マルチプレクサ2225bに出力する。マルチプレクサ2225bは、送信モードの間は、該変調されたデジタル正弦波信号を送信用アナログフロントエンド部230のDAC231bに出力する一方、受信モードの間は、変調されていないデジタル正弦波をDAC231bに出力する。このように、送信モードにおいては、DAC231a及びDAC231bに対しては、位相が90度ずれた変調されたデジタル正弦波(より正確には、パラレル化されたデジタル正弦波)が出力されることになる。   The digital adder 2224a adds the multiplied signals and outputs the result to the multiplexer 2225a as a modulated digital sine wave signal. The multiplexer 2225a outputs the modulated digital sine wave signal to the DAC 231a of the transmitting analog front end unit 230 during the transmission mode, while it is not modulated during the reception mode, that is, a pure digital sine wave. The signal is output to the DAC 231a. The digital adder 2224b adds the multiplied signals and outputs the result to the multiplexer 2225b as a modulated digital sine wave signal. The multiplexer 2225b outputs the modulated digital sine wave signal to the DAC 231b of the analog front end unit 230 for transmission during the transmission mode, and outputs an unmodulated digital sine wave to the DAC 231b during the reception mode. To do. Thus, in the transmission mode, a modulated digital sine wave (more precisely, a parallel digital sine wave) whose phase is shifted by 90 degrees is output to the DAC 231a and the DAC 231b. .

なお、位相振幅変換器2222は、上記の構成に限られるものではなく、上記式10を満たす限り、他の構成を採用しても良い。例えば、位相振幅変換器2222もまた、ルックアップテーブルを用いて、位相変調信号PH[n]及び振幅変調信号に対応する重み係数b1p[n]及びb2p[n]並びにb1m[n]及びb2m[n]をそれぞれ読み出す構成であっても良い。   The phase / amplitude converter 2222 is not limited to the above-described configuration, and other configurations may be adopted as long as the above Expression 10 is satisfied. For example, the phase amplitude converter 2222 also uses the look-up table to weight the phase modulation signal PH [n] and the weight coefficients b1p [n] and b2p [n] and b1m [n] and b2m [corresponding to the amplitude modulation signal. n] may be read out.

以上のように、本実施形態によれば、アウトフェージング方式の無線通信用IC200において、位相変調信号及び振幅変調信号は、それぞれのパスにおいて同じアナログ的な遅延値を有するので、遅延値及び回転量のミスマッチが生じず、従って、キャリブレーション機構を設ける必要がなくなる。また、かかる無線通信用IC200では、アナログ出力発振器及びPLL回路等とからなるループ内でRFチャネル選択を行うのではなく、デジタル位相調整器222内でRFチャネル選択を行っているので、従来の無線通信装置において必須であった周波数シンセサイザが不要となり、単に、一定周波数のクロックを生成するクロック生成部210が必要となるだけである。これにより、無線通信用IC200全体の実装が容易で、回路面積を小さくすることができるとともに、消費電力の低減を実現することができる。さらに、クロック生成部210は、一定周波数のクロックを生成するのみであるので、対象とする無線通信規格でのACPRやEVMの規定値を満たすことと無関係であり、起動時間を短くでき、この点からも消費電力の低減を実現することができるようになる。   As described above, according to the present embodiment, in the radio communication IC 200 of the out-fading method, the phase modulation signal and the amplitude modulation signal have the same analog delay value in each path. Therefore, there is no need to provide a calibration mechanism. Further, in the wireless communication IC 200, since the RF channel selection is performed in the digital phase adjuster 222, not in the loop including the analog output oscillator and the PLL circuit, the conventional wireless communication IC 200 is provided. The frequency synthesizer that is essential in the communication apparatus is not necessary, and only the clock generation unit 210 that generates a clock with a constant frequency is required. As a result, the entire wireless communication IC 200 can be easily mounted, the circuit area can be reduced, and power consumption can be reduced. Furthermore, since the clock generation unit 210 only generates a clock having a constant frequency, it is irrelevant to satisfying the specified values of ACPR and EVM in the target wireless communication standard, and the startup time can be shortened. Therefore, power consumption can be reduced.

また、本実施形態によれば、デジタル位相変調/位相回転器を用いているため、
デジタル的に生成した2つの異なる位相(0度及び90度)の正弦波信号の振幅を、重み付け係数b1p[n]、b2p[n]、b1m[n]及びb2m[n]を用いてデジタル的に乗算をした後、さらに両者を加算しているので、従来のアナログフェーズインターポレータで見られたような位相回転に対するミスマッチが生じない。また、デジタル位相変調/回転器222は、乗算器のビット数を増やすことによって、必要に応じて容易に分解能の増大を図ることができる。
Moreover, according to this embodiment, since the digital phase modulation / phase rotator is used,
The amplitude of two digitally generated sinusoidal signals of different phases (0 degrees and 90 degrees) is digitally expressed using weighting factors b1p [n], b2p [n], b1m [n] and b2m [n]. Since the two are added after multiplication, the mismatch in phase rotation as seen in the conventional analog phase interpolator does not occur. Further, the digital phase modulation / rotator 222 can easily increase the resolution as necessary by increasing the number of bits of the multiplier.

(シミュレーション例)
上述のように構成される本発明に係る無線通信用ICについてのOFDM方式を想定した送信信号のシミュレーションによる結果を示す。
(Simulation example)
The result by the simulation of the transmission signal supposing the OFDM system about the wireless communication IC according to the present invention configured as described above is shown.

(1)ポーラ変調方式
図13及び図14は、ポーラ変調方式を採用した本発明に係る無線通信用IC100についての数値計算シミュレーションによる送信信号のスペクトラムを示す図である。具体的には、図13は、ポーラ変調方式を採用した本発明に係る無線通信用IC100について、パラレル化DACに対してジッタのないサンプリングクロックを用いた場合の送信信号のスペクトラムを示す図である。また、図14は、ポーラ変調方式を採用した本発明に係る無線通信用IC100について、パラレル化DACに対してランダムジッタを印加したサンプリングクロックを用いた場合の送信信号のスペクトラムを示す図である。ランダムジッタは、標準偏差約10psecの正規分布を有している。
(1) Polar Modulation Method FIGS. 13 and 14 are diagrams showing a spectrum of a transmission signal by a numerical calculation simulation for the wireless communication IC 100 according to the present invention that employs a polar modulation method. Specifically, FIG. 13 is a diagram illustrating a spectrum of a transmission signal when a sampling clock without jitter is used for the parallel DAC in the wireless communication IC 100 according to the present invention that employs a polar modulation method. . FIG. 14 is a diagram showing a spectrum of a transmission signal when a sampling clock in which random jitter is applied to a parallel DAC is used in the wireless communication IC 100 according to the present invention that employs a polar modulation method. Random jitter has a normal distribution with a standard deviation of about 10 psec.

シミュレーション条件は、以下のものとした。
・位相変調されたデジタル正弦波信号の出力タイミングに合わせて、振幅変調信号にレイテンシを与えた後にパワーアンプに入力した。なお、再構成フィルタの影響は考慮していない。
・各コンポーネントのパラレル構成は、4とした。
・元のサンプリング周波数Fsは、3.520GHzとした。従って、パラレルに構成された各コンポーネントは、880MHzで動作するように設定した。
・位相変調信号及び振幅変調信号は、該880MHzのクロックにおいて、11周期につき1回更新されるものとした。
・数値制御発振器は、915MHzの正弦波を出力するものとした。
・位相変調されたデジタル正弦波w[n]は9ビット+符号1ビット(1024階調)とした。
・送信用アナログフロントエンド部130のパワーアンプは、理想的な線形性を有し、かつ、位相変調されアナログ変換された信号出力と振幅変調信号との乗算を理想的に行うものとした。
・バンドパスΔΣ変調器における係数2cos2θの値は、1.875とした。
・バンドパスΔΣ変調器におけるマルチビット量子化器は、7階調とした。
・送信用アナログフロントエンド部のパワーアンプは、理想的な線形性を有し、位相変調されアナログ変換された信号出力と振幅変調信号との乗算を理想的に行うものとした。
・OFDM方式の送信信号は、905MHzから924.6875MHzまでのRF送信帯域を使用し、サブキャリアは64本とした。なお、このときサブキャリア間隔は0.3125MHzである。
・送信信号は、周波数の低い方から7番目から58番目のまでの合計52本のサブキャリアをアクティブトーンとした。
・送信信号は、周波数の低い方から11番目、33番目および54番目のサブキャリアをヌルトーン(データを持たないサブキャリア)とした。これは、パワーアンプの非線形性の影響を確認するためである。
・送信信号のデータパターンについて、1つのサブキャリアの変調方式をQPSKとして、各サブキャリアのデータはランダムデータとした。
・本発明に係る無線通信用IC100による出力直後に、RF送信帯付近にパスバンドを有する2次のバターワースアナログバンドパスフィルタを配置した。さらに1.5GHz付近にカットオフ周波数を持つ3次のバターワースアナログローパスフィルタを配置した。
・送信信号の品質を評価する際の高速フーリエ変換(FFT)のポイント間隔は、2600Hzのコヒーレントサンプリングとした。
The simulation conditions were as follows.
-In accordance with the output timing of the phase-modulated digital sine wave signal, the latency was given to the amplitude modulation signal and then input to the power amplifier. Note that the influence of the reconstruction filter is not considered.
・ The parallel configuration of each component is 4.
-The original sampling frequency Fs was 3.520 GHz. Therefore, each component configured in parallel was set to operate at 880 MHz.
The phase modulation signal and the amplitude modulation signal are updated once every 11 periods in the 880 MHz clock.
・ The numerically controlled oscillator outputs a 915 MHz sine wave.
The phase-modulated digital sine wave w [n] is 9 bits + signature 1 bit (1024 gradations).
The power amplifier of the transmission analog front end unit 130 has ideal linearity, and ideally multiplies the phase-modulated and analog-converted signal output by the amplitude-modulated signal.
The value of the coefficient 2cos2θ in the bandpass ΔΣ modulator is 1.875.
The multi-bit quantizer in the bandpass ΔΣ modulator has 7 gradations.
The power amplifier of the analog front end for transmission has ideal linearity and ideally multiplies the phase-modulated and analog-converted signal output by the amplitude-modulated signal.
The OFDM transmission signal uses an RF transmission band from 905 MHz to 94.6875 MHz, and has 64 subcarriers. At this time, the subcarrier interval is 0.3125 MHz.
In the transmission signal, a total of 52 subcarriers from the seventh to the 58th from the lowest frequency were used as active tones.
In the transmission signal, the 11th, 33rd, and 54th subcarriers from the lowest frequency are null tones (subcarriers having no data). This is to confirm the influence of nonlinearity of the power amplifier.
-Regarding the data pattern of the transmission signal, the modulation method of one subcarrier is QPSK, and the data of each subcarrier is random data.
-A second-order Butterworth analog bandpass filter having a passband in the vicinity of the RF transmission band is disposed immediately after output by the wireless communication IC 100 according to the present invention. Further, a third-order Butterworth analog low-pass filter having a cutoff frequency is arranged near 1.5 GHz.
-The point interval of Fast Fourier Transform (FFT) when evaluating the quality of the transmission signal was 2600 Hz coherent sampling.

上記条件に従うシミュレーションの結果によれば、図13に示すように、送信スペクトルは、最大−30dBc程度の歪みノイズを伴って表れている。また、図14は、ランダムジッタを含むサンプリングクロックを用いた場合の送信スペクトラムを示すが、図13(ジッタなしの場合)と図14(ジッタありの場合)との送信スペクトラムを比較すると、図14の方にノイズフロアの若干上昇が見られるものの、全体としては、両者には大差がないと言える。即ち、本発明に係るポーラ変調方式の無線通信回路は、ランダムジッタ耐性が高く、従って、クロック生成部に要求されるジッタ性能を緩和できることにより、消費電流の低減を図ることができるようになる。   According to the result of the simulation according to the above conditions, as shown in FIG. 13, the transmission spectrum appears with distortion noise of about −30 dBc at the maximum. FIG. 14 shows a transmission spectrum when a sampling clock including random jitter is used. When comparing the transmission spectrum of FIG. 13 (in the case of no jitter) and FIG. 14 (in the case of jitter), FIG. Although there is a slight increase in the noise floor, it can be said that there is no big difference between the two as a whole. That is, the polar modulation type radio communication circuit according to the present invention has high resistance to random jitter. Therefore, the jitter performance required for the clock generation unit can be relaxed, so that the current consumption can be reduced.

なお、無線通信用IC100に内在する回路の非線形性による歪みが、対象とする無線通信規格のACPRやEVMの規定値を満たさないおそれがある場合は、量子化器の分解能を高くしたり、或いは、入力される変調されたデジタルデータw[n]の分解能を高くする等の対策を施すことにより、無線通信用IC100の性能を最適化できる。   If there is a possibility that distortion due to nonlinearity of a circuit inherent in the wireless communication IC 100 does not satisfy the specified value of ACPR or EVM of the target wireless communication standard, the resolution of the quantizer is increased, or By taking measures such as increasing the resolution of the input modulated digital data w [n], the performance of the wireless communication IC 100 can be optimized.

また、RF送信帯から遠く離れた周波数帯では、バンドパスΔΣ変調のノイズシェーピング特性によって、ノイズフロアのパワーが大きくなる可能性がある。従って、これが電波法等に規定されているスペクトルマスクを満たさないおそれがある場合には、バンドパスΔΣ変調器の2cos2θの値を修正したり、或いは、無線通信用IC100による出力直後に設けられるアナログ再構成フィルタの性能を適切に調整することにより、無線通信用IC100の性能を最適化できる。   Further, in a frequency band far from the RF transmission band, the noise floor power may increase due to the noise shaping characteristics of the bandpass ΔΣ modulation. Therefore, when there is a possibility that this does not satisfy the spectrum mask stipulated in the Radio Law, etc., the value of 2 cos 2θ of the bandpass ΔΣ modulator is corrected, or the analog provided immediately after the output by the wireless communication IC 100 By appropriately adjusting the performance of the reconstruction filter, the performance of the wireless communication IC 100 can be optimized.

(2)アウトフェージング変調方式
図15及び図16は、アウトフェージング変調方式を採用した本発明に係る無線通信用IC200についての数値計算シミュレーションによる送信信号のスペクトラムを示す図である。具体的には、図15は、アウトフェージング変調方式を採用した本発明に係る無線通信用IC200について、パラレル化DACに対してジッタのないサンプリングクロックを用いた場合の送信信号のスペクトラムを示す図である。また、図16は、アウトフェージング変調方式を採用した本発明に係る無線通信用IC200について、パラレル化DACに対してランダムジッタを印加したサンプリングクロックを用いた場合の送信信号のスペクトラムを示す図である。ランダムジッタは、同様に、標準偏差約10psecの正規分布を有している。
(2) Out-fading Modulation Method FIGS. 15 and 16 are diagrams showing the spectrum of a transmission signal by a numerical calculation simulation for the wireless communication IC 200 according to the present invention adopting the out-fading modulation method. Specifically, FIG. 15 is a diagram showing a spectrum of a transmission signal when a sampling clock having no jitter is used for the parallel DAC for the wireless communication IC 200 according to the present invention adopting the out-fading modulation method. is there. FIG. 16 is a diagram illustrating a spectrum of a transmission signal when a sampling clock in which random jitter is applied to a parallel DAC is used for the wireless communication IC 200 according to the present invention that employs the out-fading modulation method. . Similarly, the random jitter has a normal distribution with a standard deviation of about 10 psec.

シミュレーション条件は、以下の点を除いて、上述のポーラ変調方式のものと同じである。
・送信用アナログフロントエンド部230の各パワーアンプ232aは、理想的な線形性を有するものとした。
・本発明に係る無線通信用IC200による出力直後に、RF送信帯付近にパスバンドを有する2次のバターワースアナログバンドパスフィルタを配置した。さらに1.5GHz付近にカットオフ周波数を持つ3次のバターワースアナログローパスフィルタを配置した。
The simulation conditions are the same as those of the polar modulation method described above except for the following points.
Each power amplifier 232a of the transmission analog front end unit 230 has ideal linearity.
-A second-order Butterworth analog bandpass filter having a passband in the vicinity of the RF transmission band is disposed immediately after output by the wireless communication IC 200 according to the present invention. Further, a third-order Butterworth analog low-pass filter having a cutoff frequency is arranged near 1.5 GHz.

上記条件に従うシミュレーションの結果によれば、図15に示すように、送信スペクトルは、最大−35dBc程度の歪みノイズを伴って表れている。また、図16は、ランダムジッタを含むサンプリングクロックを用いた場合の送信スペクトラムを示すが、図15(ジッタなしの場合)と図16(ジッタありの場合)との送信スペクトラムを比較すると、図14の方にノイズフロアの若干上昇が見られるものの、全体としては、両者には大差がないと言える。即ち、本発明に係るアウトフェージング変調方式の無線通信回路は、ランダムジッタ耐性が高く、従って、クロック生成部に要求される性能を緩和できることにより、消費電流の低減を図ることができるようになる。   According to the result of the simulation according to the above condition, as shown in FIG. 15, the transmission spectrum appears with distortion noise of about -35 dBc at the maximum. FIG. 16 shows the transmission spectrum when a sampling clock including random jitter is used. When comparing the transmission spectrum of FIG. 15 (in the case of no jitter) and FIG. 16 (in the case of jitter), FIG. Although there is a slight increase in the noise floor, it can be said that there is no big difference between the two as a whole. That is, the out-fading modulation radio communication circuit according to the present invention has high resistance to random jitter. Therefore, the performance required for the clock generation unit can be relaxed, so that the current consumption can be reduced.

なお、無線通信用IC200に内在する回路の非線形性による歪みが、対象とする無線通信規格のACPRやEVMの規定値を満たさないおそれがある場合は、量子化器の分解能を高くしたり、或いは、入力される変調されたデジタルデータw[n]の分解能を高くする等の対策を施すことにより、無線通信用IC200の性能を最適化できる。   If there is a possibility that distortion due to nonlinearity of the circuit inherent in IC 200 for wireless communication does not satisfy the specified values of ACPR or EVM of the target wireless communication standard, the resolution of the quantizer is increased, or By taking measures such as increasing the resolution of the input modulated digital data w [n], the performance of the wireless communication IC 200 can be optimized.

また、RF送信帯から遠く離れた周波数帯では、バンドパスΔΣ変調のノイズシェーピング特性によって、ノイズフロアのパワーが大きくなる可能性がある。従って、これが電波法等に規定されているスペクトルマスクを満たさないおそれがある場合には、バンドパスΔΣ変調器の2cos2θの値を修正したり、或いは、無線通信用IC200による出力直後に設けられるアナログ再構成フィルタの性能を適切に調整することにより、無線通信用IC200の性能を最適化できる。   Further, in a frequency band far from the RF transmission band, the noise floor power may increase due to the noise shaping characteristics of the bandpass ΔΣ modulation. Therefore, if there is a possibility that this does not satisfy the spectrum mask stipulated in the Radio Law, etc., the value of 2 cos 2θ of the bandpass ΔΣ modulator is corrected, or an analog provided immediately after output by the wireless communication IC 200 By appropriately adjusting the performance of the reconstruction filter, the performance of the wireless communication IC 200 can be optimized.

上記各実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。   Each of the above embodiments is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention only to these embodiments. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.

例えば、本明細書に開示される方法においては、その結果に矛盾が生じない限り、ステップ、動作又は機能を並行して又は異なる順に実施しても良い。説明されたステップ、動作及び機能は、単なる例として提供されており、ステップ、動作及び機能のうちのいくつかは、発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略でき、また、互いに結合させることで一つのものとしてもよく、また、他のステップ、動作又は機能を追加してもよい。   For example, in the method disclosed herein, steps, operations, or functions may be performed in parallel or in a different order, as long as the results do not conflict. The steps, operations, and functions described are provided as examples only, and some of the steps, operations, and functions may be omitted and combined with each other without departing from the spirit of the invention. There may be one, and other steps, operations or functions may be added.

また、本明細書では、さまざまな実施形態が開示されているが、一の実施形態における特定のフィーチャ(技術的事項)を、適宜改良しながら、他の実施形態に追加し、又は該他の実施形態における特定のフィーチャと置換することができ、そのような形態も本発明の要旨に含まれる。   Further, although various embodiments are disclosed in this specification, specific features (technical matters) in one embodiment are added to other embodiments while appropriately improving the other features, or other Specific features in the embodiments can be replaced, and such forms are also included in the gist of the present invention.

本発明は、Wi−Fi等の無線通信規格を採用する無線通信装置の分野に広く利用することができる。   The present invention can be widely used in the field of wireless communication devices that employ wireless communication standards such as Wi-Fi.

100…無線通信用IC
110…クロック生成部
120…論理合成部
121…デジタル信号処理部
122…デジタル位相変調器
130…送信用アナログフロントエンド部
131…デジタル−アナログコンバータ(DAC)
132…パワーアンプ
133…スイッチ
140…受信用アナログフロントエンド部
200…無線通信用IC
210…クロック生成部
220…論理合成部
221…デジタル信号処理部
222…デジタル位相変調器
230…送信用アナログフロントエンド部
231…デジタル−アナログコンバータ(DAC)
232…パワーアンプ
233…パワーコンバイナ
234…スイッチ
240…受信用アナログフロントエンド部
100: IC for wireless communication
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Clock generation part 120 ... Logic synthesis part 121 ... Digital signal processing part 122 ... Digital phase modulator 130 ... Analog front end part 131 for transmission ... Digital-analog converter (DAC)
132 ... Power amplifier 133 ... Switch 140 ... Reception analog front end unit 200 ... Wireless communication IC
210: clock generation unit 220 ... logic synthesis unit 221 ... digital signal processing unit 222 ... digital phase modulator 230 ... analog front end unit 231 for transmission ... digital-analog converter (DAC)
232 ... Power amplifier 233 ... Power combiner 234 ... Switch 240 ... Analog front end for reception

Claims (14)

ポーラ変調方式の無線送信回路を含む集積回路であって、
一定の周波数を有するクロックを生成するクロック生成回路と、
前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、RFチャネル選択信号に従う所定のデジタル正弦波信号を、送信すべき信号に基づく位相変調信号に基づいて位相変調し、該位相変調されたデジタル正弦波信号を出力するデジタル位相変調器と、
前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、前記位相変調されたデジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号に変換するDAコンバータと、
前記アナログ正弦波信号を前記送信すべき信号に基づく振幅変調信号を用いて増幅するパワーアンプと、を備え、
前記デジタル位相変調器は、パラレルに構成された所定数のサブ位相変調器を含むパラレル化デジタル位相変調器であり、
前記サブ位相変調器のそれぞれは、前記位相変調信号に基づいてパラレル化デジタル正弦波信号を位相変調し、
前記DAコンバータは、パラレルに構成された所定数のサブDAコンバータを含むパラレル化DAコンバータであり、
前記パラレル化DAコンバータは、前記変調されたパラレル化デジタル正弦波信号に対してアナログ変換を行って、アナログ正弦波信号を出力する、
集積回路。
An integrated circuit including a polar modulation type radio transmission circuit,
A clock generation circuit for generating a clock having a constant frequency;
Using the clock generated by the clock generation circuit, a predetermined digital sine wave signal according to the RF channel selection signal is phase-modulated based on the phase modulation signal based on the signal to be transmitted, and the phase-modulated digital sine wave A digital phase modulator that outputs a signal;
A DA converter that converts the phase-modulated digital sine wave signal into an analog sine wave signal using a clock generated by the clock generation circuit;
A power amplifier that amplifies the analog sine wave signal using an amplitude modulation signal based on the signal to be transmitted; and
The digital phase modulator is a parallelized digital phase modulator including a predetermined number of sub-phase modulators configured in parallel;
Each of the sub-phase modulators phase-modulates a parallel digital sine wave signal based on the phase modulation signal,
The DA converter is a parallelized DA converter including a predetermined number of sub DA converters configured in parallel.
The parallel DA converter performs analog conversion on the modulated parallel digital sine wave signal and outputs an analog sine wave signal.
Integrated circuit.
前記サブ位相変調器のそれぞれは、前記パラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれが相互に時間的に補完する関係になるように、該パラレル化デジタル正弦波信号を生成する数値制御発振器を含む、請求項1記載の集積回路。   Each of the sub-phase modulators includes a numerically controlled oscillator that generates the parallelized digital sine wave signal such that each of the parallelized digital sine wave signals is in a time complementary relationship with each other. 1. The integrated circuit according to 1. 前記サブ位相変調器のそれぞれの数値制御発振器は、
第1のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第1の数値制御発振器と、
前記第1のパラレル化デジタル正弦波に対して位相が90度ずれた第2のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第2の数値制御発振器と、を含み、
前記サブ位相変調器のそれぞれはさらに、
前記位相変調信号に基づいて前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれに対する所定の重み付け係数を出力する位相振幅変換器と、
前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号と前記所定の重み付け係数とに基づいて論理演算を行う論理演算回路と、を含む、
請求項2記載の集積回路。
Each numerically controlled oscillator of the sub-phase modulator is
A first numerically controlled oscillator for generating a first parallelized digital sine wave signal;
A second numerically controlled oscillator that generates a second parallelized digital sine wave signal that is 90 degrees out of phase with respect to the first parallelized digital sine wave;
Each of the sub-phase modulators further includes
A phase-amplitude converter that outputs a predetermined weighting factor for each of the first parallelized digital sine wave signal and the second parallelized digital sine wave signal based on the phase modulation signal;
A logic operation circuit that performs a logic operation based on the first parallelized digital sine wave signal and the second parallelized digital sine wave signal and the predetermined weighting factor,
The integrated circuit according to claim 2.
前記パラレル化DAコンバータは、前記変調されたパラレル化デジタル正弦波信号に対して所定のフィルタリング演算を行うデジタルフィルタをさらに含み、
前記サブDAコンバータのそれぞれが、前記所定のフィルタリング演算が行われた出力信号のうちの対応する信号に対してアナログ変換を行う、
請求項1記載の集積回路。
The parallel DA converter further includes a digital filter that performs a predetermined filtering operation on the modulated parallel digital sine wave signal,
Each of the sub DA converters performs analog conversion on a corresponding signal among the output signals on which the predetermined filtering operation has been performed.
The integrated circuit according to claim 1.
前記デジタルフィルタは、入力信号x[n]、出力信号をy[n]としたとき、入出力伝達関数に関する下記式:
y[n]=x[n]−x[n−1]+y[n−4]
(ただし、nはパラレル化デジタル正弦波信号からなる全体信号を示す。)
の関係を満たすように構成された回路である、
請求項4記載の集積回路。
When the input signal x [n] and the output signal are y [n], the digital filter has the following equation regarding the input / output transfer function:
y [n] = x [n] -x [n-1] + y [n-4]
(Where n represents the overall signal consisting of a parallel digital sine wave signal)
A circuit configured to satisfy the relationship of
The integrated circuit according to claim 4.
前記パラレル化DAコンバータは、前記デジタルフィルタの前段に配置されたバンドパスΔΣ変調器をさらに含む、請求項4記載の集積回路。   5. The integrated circuit according to claim 4, wherein the parallel DA converter further includes a band pass ΔΣ modulator disposed in front of the digital filter. 前記バンドパスΔΣ変調器は、前記変調されたパラレル化デジタル正弦波信号をw[n]、前記デジタルフィルタに対する出力信号をx[n]、量子化ノイズをe[n]、e[n]のノイズシェーピング特性に関わる伝達関数の極の位置を決定する角度定数をθ(ただし、0度≦θ≦90度)としたとき、入出力伝達関数に関する下記式:
x[n]=w[n]+(1/(1+(2cos2θ)*z−2+z−4))*e[n]
(ただし、nはパラレル化デジタル正弦波信号からなる全体信号を示す。)
の関係を満たすように構成された回路である、
請求項6記載の集積回路。
The bandpass ΔΣ modulator is configured such that the modulated parallel digital sine wave signal is w [n], the output signal to the digital filter is x [n], and the quantization noise is e [n], e [n]. When the angle constant that determines the position of the pole of the transfer function related to the noise shaping characteristic is θ (where 0 ° ≦ θ ≦ 90 °), the following equation regarding the input / output transfer function:
x [n] = w [n] + (1 / (1+ (2cos 2θ) * z −2 + z −4 )) * e [n]
(Where n represents the overall signal consisting of a parallel digital sine wave signal)
A circuit configured to satisfy the relationship of
The integrated circuit according to claim 6.
前記集積回路は、前記送信すべき信号に基づいて、前記位相変調信号及び前記振幅変調信号を出力するデジタル信号処理部をさらに備える、請求項1乃至7記載の集積回路。   The integrated circuit according to claim 1, further comprising a digital signal processing unit that outputs the phase modulation signal and the amplitude modulation signal based on the signal to be transmitted. 直交ミキサを含む受信用アナログフロントエンド部をさらに備える、請求項1乃至8記載の集積回路。   9. The integrated circuit according to claim 1, further comprising a receiving analog front end unit including a quadrature mixer. 前記集積回路は、送信モードにおいて、前記DAコンバータから出力される信号を前記パワーアンプに出力し、受信モードにおいて、前記DAコンバータから出力される信号を前記受信用アナログフロントエンド部に出力するように制御するスイッチ部をさらに備える、請求項9記載の集積回路。   The integrated circuit outputs a signal output from the DA converter to the power amplifier in a transmission mode, and outputs a signal output from the DA converter to the reception analog front end unit in a reception mode. The integrated circuit according to claim 9, further comprising a switch unit for controlling. 前記集積回路は、デジタル/アナログ混載型のSoCである、請求項1乃至10記載の集積回路。   The integrated circuit according to claim 1, wherein the integrated circuit is a mixed digital / analog SoC. アウトフェージングの無線送信回路を含む集積回路であって、
一定の周波数を有するクロックを生成するクロック生成回路と、
前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、RFチャネル選択信号に従い、相互に所定回転量だけ位相がずれた一対のデジタル正弦波信号を、送信すべき信号に基づく位相変調信号及び振幅変調信号に基づいてそれぞれ変調し、該変調された一対のデジタル正弦波信号を出力するデジタル位相変調/位相回転器と、
前記クロック生成回路により生成されたクロックを用いて、前記変調された一対のデジタル正弦波信号をアナログ正弦波信号にそれぞれ変換する一対のDAコンバータと、を備え、
前記デジタル位相変調/位相回転器は、パラレルに構成された所定数のサブ位相変調/位相回転器を含むパラレル化デジタル位相変調/位相回転器であり、
前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれは、前記位相変調信号及び前記振幅変調信号に基づいて一対のパラレル化デジタル正弦波信号を変調し、
前記DAコンバータは、パラレルに構成された所定数のサブDAコンバータを含むパラレル化DAコンバータであり、
前記一対のパラレル化DAコンバータは、前記変調された一対のパラレル化デジタル正弦波信号に対してアナログ変換を行って、アナログ正弦波信号を出力する、
集積回路。
An integrated circuit including an out-fading wireless transmission circuit,
A clock generation circuit for generating a clock having a constant frequency;
Using a clock generated by the clock generation circuit, a phase modulated signal and an amplitude modulated signal based on a signal to be transmitted, in accordance with an RF channel selection signal, a pair of digital sine wave signals whose phases are shifted from each other by a predetermined rotation amount A digital phase modulation / phase rotator that respectively modulates based on the output and outputs the modulated pair of digital sine wave signals;
A pair of DA converters for converting the pair of modulated digital sine wave signals into analog sine wave signals, respectively, using the clock generated by the clock generation circuit;
The digital phase modulation / phase rotator is a parallel digital phase modulation / phase rotator including a predetermined number of sub-phase modulation / phase rotators configured in parallel;
Each of the sub-phase modulation / phase rotators modulates a pair of parallel digital sine wave signals based on the phase modulation signal and the amplitude modulation signal,
The DA converter is a parallelized DA converter including a predetermined number of sub DA converters configured in parallel.
The pair of parallel DA converters performs analog conversion on the modulated pair of parallel digital sine wave signals and outputs analog sine wave signals.
Integrated circuit.
前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれは、前記パラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれが相互に時間的に補完する関係になるように、該パラレル化デジタル正弦波信号を生成する数値制御発振器を含む、請求項12記載の集積回路。   Each of the sub-phase modulation / phase rotators includes a numerically controlled oscillator that generates the parallelized digital sine wave signal such that each of the parallelized digital sine wave signals is complementary in time to each other. The integrated circuit according to claim 12. 前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれの数値制御発振器は、
第1のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第1の数値制御発振器と、
前記第1のパラレル化デジタル正弦波に対して位相が90度ずれた第2のパラレル化デジタル正弦波信号を生成する第2の数値制御発振器と、を含み、
前記サブ位相変調/位相回転器のそれぞれはさらに、
前記位相変調信号及び前記振幅変調信号に基づいて前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号のそれぞれに対する一対の所定の重み付け係数を出力する位相振幅変換器と、
前記第1のパラレル化デジタル正弦波信号及び前記第2のパラレル化デジタル正弦波信号と前記一対の所定の重み付け係数とに基づいて論理演算を行う論理演算回路と、を含む、
請求項13記載の集積回路。


Each numerically controlled oscillator of the sub-phase modulation / phase rotator is:
A first numerically controlled oscillator for generating a first parallelized digital sine wave signal;
A second numerically controlled oscillator that generates a second parallelized digital sine wave signal that is 90 degrees out of phase with respect to the first parallelized digital sine wave;
Each of the sub-phase modulation / phase rotators further includes
A phase-amplitude converter that outputs a pair of predetermined weighting factors for each of the first parallel digital sine wave signal and the second parallel digital sine wave signal based on the phase modulation signal and the amplitude modulation signal; ,
A logic operation circuit that performs a logic operation based on the first parallelized digital sine wave signal and the second parallelized digital sine wave signal and the pair of predetermined weighting factors,
The integrated circuit according to claim 13.


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JPH04196645A (en) * 1990-11-26 1992-07-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ultrahigh speed digital modulator
JP4302436B2 (en) * 2003-05-28 2009-07-29 パナソニック株式会社 Transmitter and receiver
US7042958B2 (en) * 2003-06-04 2006-05-09 Tropian, Inc. Digital time alignment in a polar modulator
US6987417B2 (en) * 2003-06-24 2006-01-17 Northrop Grumman Corpoation Polar and linear amplifier system
JP2006203456A (en) * 2005-01-19 2006-08-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Eer system and method of delay adjusting in eer system
JP2009516456A (en) * 2005-11-18 2009-04-16 エヌエックスピー ビー ヴィ Polar modulation apparatus and method having common mode control
JP2009225337A (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Panasonic Corp Polar modulation transmitter
JP2011040956A (en) * 2009-08-10 2011-02-24 Toshiba Corp Radio transmitter
JP2011254260A (en) * 2010-06-01 2011-12-15 Toyota Infotechnology Center Co Ltd Transmitter
JP5772557B2 (en) * 2011-12-08 2015-09-02 富士通株式会社 amplifier

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