JP2000349837A - 利得変調によってacprを増強する装置及び方法 - Google Patents
利得変調によってacprを増強する装置及び方法Info
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Abstract
る送信機又は送受信機及び方法を提供する。 【解決手段】 送受信機及び送信機は、ベースバンド信
号を出力するバースバンドユニットと、そのベースバン
ド信号を変調して変調された信号を出力する変調器とを
有する。増幅器がその変調された信号を増幅して送信信
号を送受切換え器に出力する。その増幅器はエンベロー
プ信号に変調された利得を有する。そのエンベロープ信
号は、その送信信号に比例しており、例えば、その送信
信号の電力に比例している。そのエンベロープ信号は、
ベースバンドユニットか増幅器の出力を受信するエンベ
ロープ検波器の何れかから提供される。
Description
送信機の隣接チャンネル電力比(ACPR)を増強する装置
及び方法に関するものである。ここで、送受信機として
は、例えば、それぞれ、900MHzと1.9GHzのセル
ラー及び/又はパーソナル通信システム(PCS )帯域で
動作するコードディビジョンマルチプルアクセス(CDM
A)電話機又はタイムディビジョンマルチプルアクセス
(TDMA)電話機であり、或いは、ノンコンスタントエン
ベロープ信号を送信する如何なる送信装置等である。
話受話器は、一つの重要な問題に直面している。その問
題は、送信機電力増幅器(PA)の非線形性に起因した送
信信号の歪である。その電力増幅器の非線形性は、送信
機のACPRを劣化又は低下させる。そのACPRは、例えば、
900MHzの送信機中心周波数から、例えば、0.9MH
z周波数がずれた所での30kHz帯域幅の電力に対する
送信電力(例えば、1.23MHzの全帯域幅での)の比
として定義される。
キサの如き線形性が高い送信機のブロックは、高価であ
り、しかも大きな電流を必要とするので、移動受話器の
バッテリをすぐに消耗してしまう。これらの高線形性の
電力増幅器、ドライバー、及びミキサの代わりに、非線
形電力増幅器を線形化にする試みが行われてきた。送信
機電力増幅器を線形化する従来の方法は、送信信号と基
準信号との間にフィードフォワード又はフィードバック
閉ループ補償技術を用いる。
を、移動電話機に応用すれば、高価となる。高線形性の
送信機ブロックに対するその必要を緩和するために、欧
州特許出願No,0 435 578 では、入力信号と電力増幅器
との間に設けた歪補償回路を用いて、送信機の電力増幅
器を補償することが提案されている。エンベロープ検波
回路は、電力増幅器出力のエンベロープを検出して、歪
補償回路を制御する制御回路にその検出出力を提供す
る。
歪を低減するが、追加の回路要素、例えば、その制御回
路及び歪補償回路が必要となる。これらの追加回路は、
移動電話機の大きさ及び電力消費の拡大につながる。従
って、送信機の電流又は電力消費を最小限にするため
に、大きな3 次インタセプト点(TO1 )を有する高線形
LNA を用いることなく、且つ最小限の追加回路で、歪を
減少させる必要がある。
信機又は送受信機に存在する問題点を解決できる制御さ
れた送受信機又は送信機、及び制御方法を提供すること
にある。本発明のもう一つの目的は、高線形電力増幅器
に頼らず、増強されたACPRを有する送信機又は送受信機
を提供することにある。
達成するために、本発明は、ベースバンド信号を出力す
るバースバンドユニットを有する送受信機又は送信機
と、そのベースバンド信号を変調して変調された信号を
出力する変調器を提供する。送信増幅器がその変調され
た信号を増幅して、例えば、送受切換え器に送信信号を
出力する。その送信増幅器はエンベロープ信号により変
調された利得を有する。そのエンベロープ信号は、その
送信信号に比例しており、例えば、その送信信号の電力
に比例している。
ドユニットによって提供される。本発明の好ましい実施
例において、そのエンベロープ信号は、その送信増幅器
の出力を受信するエンベロープ検波器によって提供され
る。本発明は、他の実施例において、送信機の隣接チャ
ンネル電力比を増強させる方法を提供する。その方法
は、ベースバンドユニットを用いてベースバンド信号を
生成し、そのベースバンド信号を変調して変調された信
号を生成し、送信増幅器を用いてその変調された信号を
増幅して送信信号を提供し、その送信信号に比例し、例
えば、その送信信号の電力に比例するエンベロープ信号
を用いて、その送信増幅器の利得を変調する各段階を有
する。
て説明する。本発明は、概括的に、送受信機又は送信機
の電力増幅器におけるACPRを増強することに関するもの
である。そのACPRは、一般に、電力増幅器の非線形性に
よるものである。実施例では、送受信機は、CDMA電話機
又は関連RFベースバンド集積回路(ICs )を含む。
器(PA)の開ループ補償が用いられる。また、追加回路
の利用は最小限にされ、且つ電力増幅器は、送信機集積
回路チップ自身内に、1 次線形化に対し、外部補償がな
しに、例えば、デジタル制御プロセッサー(DSP )から
の何らの制御なしに線形化にされる。より高次の線形化
を求めるために、DSP を介する開ループ補償が用いられ
てもよい。送信機電力増幅器の線形化は、その電力増幅
器の開ループ利得変調を用いて行われる。
用いる電力増幅器の1 次線形化によって、そのACPRを減
少するために用いられる送受信機回路100を示す。そ
の送受信機回路100は、送受切換え器120を介して
アンテナ115と選択的に接続される送信セクション1
05及び受信セクション110を有する。その送受切換
え器120は、周波数に基づいて信号のルートを選択的
に決定する。例えば、受信周波数を有する信号は実質的
に受信セクション110に送られ、且つ実質的に送信セ
クション105から隔離される。同様に、送信周波数を
有する信号は実質的に送信セクション105からアンテ
ナ115に送られ、且つ実質的に受信セクション110
から隔離される。受信セクション110は増幅器を有し
ており、例えば、LNA 125である。そのLNA 125
は、送受切換え器120を介してアンテナ115から無
線周波数(RF)信号を受信するために接続される。
(t) を増幅して、増幅された信号y'(t) を出力する。イ
メージフィルタ130と呼ばれる第一フィルタは、その
増幅されたRF信号y'(t) をフィルタして、フィルタされ
た信号をミキサ135に提供する。実施例において、そ
のイメージフィルタ130は、受信帯域内の信号を通過
させ且つ受信帯域外の信号を遮断する広帯域フィルタで
ある。ミキサ135は、そのフィルタされたRF信号を局
部発振器145からの局部発振信号140とミックスさ
せることによって、そのフィルタされたRF信号を中間周
波数(IF)信号に下方変換する。
ンネルフィルタ150によってフィルタされる。そのチ
ャンネルフィルタ150からフィルタされたIF信号は、
同位相及び直交位相(IQ)復調器、自動利得制御(AGC
)回路、及びフィルタを有する復調器ユニット155
に提供される。その復調器155は、受信したベースバ
ンド信号I R (t) 及びQ R (t) を復調して受信ベースバ
ンドユニット160に出力する。その受信ベースバンド
ユニット160は、更なる処理、例えば、受信情報を抽
出するために、アナログ/デジタル変換機を介して、そ
の復調されたベースバンド信号をプロセッサー、例え
ば、デジタル信号プロセッサー(DSP )に提供する。
DSP からデジタル情報信号I(n)及びQ(n)を受信して、こ
れらの信号を送信のためにアナログ送信ベースバンド信
号I(t)及びQ(t)に変換する。特に、その送信ベースバン
ドユニット165は、その送信ベースバンド信号I(t)及
びQ(t)を送信ユニット100の変調器ユニット170に
提供する。その変調器170は、AGC 回路及びフィルタ
だけでなく、IQ変調器を有する。その変調器170は、
フィルタ、変調、更に周知の局部発振器を用いたRFへの
上方変換を行うことによって、そのベースバンド信号I
(t)及びQ(t)を変調されたRF信号s(t)に変換する。
(PA)175によって増幅される。その電力増幅器(P
A)175は、増幅された信号a1s(t)を出力する。エン
ベロープ検波器177が、そのPA175から出力された
RF増幅された信号a1s(t)を受信して、その受信した信号
からエンベロープ信号e(t)を検出かつ抽出して、PA17
5の制御ポートに直接提供する。そのエンベロープ信号
e(t)は、線形化にするためのPA175の利得を変調す
る。
77と共に、変調器ユニット170をより詳細示す。特
に、変調器ユニット170は、ベースバンド信号I(t)、
Q(t)をそれぞれに受信する第一及び第二ミキサM1、M2を
有する。局部発振器LOが、基準信号をミキサM1、M2に提
供する。その基準信号が位相変換器190によって90度
位相変換される。第二ミキサM2は、その変換された基準
信号を受信する。ミキサM1、M2の変調されたRF出力信号
が、加算器195に提供される。その加算器195は、
これらの出力信号を合成して、利得a1を有するPA175
にRF信号s(t)を提供する。それから、PA175は、入力
RF信号s(t)を増幅して、その増幅されたRF信号a1s(t)
を、図1に示すようにアンテナ115へ送信するため
に、送受切換え器120に出力する。
信機ACPRを増強するために、PA175のRF出力a1s(t)
は、エンベロープ検波器177に提供される。エンベロ
ープ検波器177は、その増幅されたRF信号a1s(t)のエ
ンベロープを検出して、PA175の利得を制御するため
にエンベロープ信号e(t)を出力する。好ましくは、その
エンベロープ信号e(t)は、増幅されたRF信号a1s(t)のエ
ンベロープ変化の2乗に一致して、そのPA175の利得
を変化させ又は変調させる。
レベルが、例えば歪又は非線形化に起因したPA175の
利得損失によって減少されれば、そのPA175の利得
は、その利得変調によって増強される。このような利得
補償は、いつまでも作動しており、PA出力が圧縮すると
きそのPA利得を増強する。これに対して、従来のPA利得
制御は、PA信号が増強してある閾値に到達する時を検出
する。その閾値に到達する状態において、そのPA信号を
その閾値以下に維持し、飽和を防止し又はPAの非線形化
を減少するために、そのPA利得が減少される。
形化が行われ、そのエンベロープ信号e(t)は、その増幅
されたRF信号a1s(t)のエンベロープから直接引き出され
るものではなく、むしろ、その利得変調信号、即ち、そ
のエンベロープ信号e(t)は、図1に示すように送信ベー
スバンドユニット165によって受信された送信ベース
バンドデジタル信号I(n)、Q(n)から発生される。
る需要を緩和するために、そのACPRは増強される。特
に、そのACPRは、線形化にするためのPA175おいて変
調を行うことによって増強される。そこで、PA175の
利得は、変化され又は変調される。図1,2に示すよう
に、PA利得は、その増幅された信号a1s(t)のエンベロー
プから得られたエンベロープ信号e(t)を用いて変調され
る。
して行われ、そこで、ミキサM1、M2、加算器195、及
び局部発振器LOは、局部発振器LOから提供されたキャリ
ヤ信号ωc の直交増幅変調を実施する。その非線形PA1
75は、電圧又は電量制御利得を有し、図3に示すよう
に式(1)を有する構成される。その式(1)におい
て、PA入力信号はx(t)であり、エンベロープ又は利得変
調信号はe(t)であり、PA出力信号は、式(1)によって
与えられるy(t)である。
の変形例177‘、177“を示す。図4に示すよう
に、逓倍器310が増幅された出力信号y(t)を受信し、
その出力信号y(t)を2乗することによって、2乗出力信
号、即ち、y2(t)を出力する。その2乗信号y2(t) は、
フィルタ320によってフィルタされる。そのフィルタ
320は、例えば、抵抗R とキャパシタC を有するRC回
路を備える。そこで、1/τ=1/(RC)<< ωc ωc は、RF信
号y(t)のキャリア周波数である。そのフィルタされた信
号は、利得E を有するエンベロープ増幅器330に提供
される。このように、例えば、E はエンベロープ利得で
あり、初期キャリブレーションの間、プリセットされ
る。
340が、PA出力信号y(t)を受信してその信号の2乗信
号y2(t) を出力する逓倍器310に取って代わる。この
実施例において、電力検波器340は、ショットキーダ
イオードである。電力信号が電圧信号の2乗に関係する
ので、その電力メーター340の出力がその2乗された
電圧信号y2(t) に比例しており、即ち、逓倍器310の
出力と同一である(図5)。
願された関連出願:“受信機における送信機誘導混変調
の減少(Reduction of Transmitter Induced Cross Mod
ulation in Receiver )”に記載されたように、受信機
における送信機誘導混変調ノイズを減少するためのLNA
125を線形することと類似している。しかし、PA17
5における利得圧縮がLNA の感度低下の半分である。特
に、エンベロープ利得E は、PA線形化のために約0.5
に設定されることに対して、LNA 混変調線形化のために
約1に設定される。
送信電力P TX=0dBmのエンベロープ利得E (図4と5)
に対するCDMA送信信号のスペクトル400を示す。TO1
はPA175の第3 次インタセプト点であり、PA175の
非線形性の一つの尺度である。特に、TO1 は、PA線形性
が増加するにつれ増加する。そのスペクトル400は、
30kHz 解像度帯域幅に対するものである。そのACPR
は、送信電力(1.23MHz 全帯域幅)と、中央ローブ
410の900MHz の中心周波数fcから0.9MHz周波
数オフセット405における30kHz 電力との比として
定義される。その中心周波数fcからオフセット周波数f
0ffset だけオフセットされた周波数における非補償AC
PRが、図6の参照符号415によって示される。
れ、一方、補償された送信信号は、点線によって示さ
れ、ここでエンベロープ利得E は0.65であり、図7
の点510から分かるように最適利得E である。図6の
スベクトラム400から分かるように、ACPRは、約90
dBの変調器入力又はソースACPR420に対し、約55dB
にある点AAから約88dBにある点BBまでに改善される。
点BBにおける補償されたACPRは、約、オフセット周波数
f0ffset 405だけ中心周波数f c からオフセットされ
た周波数にある。
プ利得と、TO1 =15dBm 及び送信機電力P TX=0dBmに対
するACPRとの比のシミュレーション500を示す。この
シミュレーション500から、エンベロープ利得E の最
適値510が選ばれ、その値は約0.65(図6のスペ
クトル400に用いられるように)で、そこでP175のAC
PRが最大である。このシミュレーション500から、エ
ンベロープ利得E に対する最適値が決定され、図4と図
5に示すようにエンベロープ検波器に用いられる。単一
の3 次非線形電力増幅器(PA)175と同様に、二段カ
スケードの電力増幅器が用いられうる。その二段カスケ
ードのACPRが改善又は増大がなされ、ここで、各段階が
第3 次インタセプト(TO1 )における減少に等しく貢献
する。その二段PAに対する最適利得エンベロープE が単
一段PAのそれと同様であることがわかる。
代わりに、図8に示すように、送信機セクション105
‘を有する装置600を用いて簡単にされた開ループ先
行歪ませを行うことによって同一の線形化を得ることが
可能である。明瞭にするために、図1に示す送受信機の
部分は、図8に示されていない。しかし、装置600が
図1に示す送受信機100と類似する送受信機の一部で
ある。そこで、エンベロープ検波器177は、除かれ、
エンベロープ又は変調信号e(t)を発生するのに用いられ
ていない。その代わりに、エンベロープ信号e(t)は、送
信ベースバンドユニット165から提供された時間変化
ベースバンド信号I(t)、Q(t)から発生され、或いは、プ
ロセッサー、例えば、DSP から提供されたデジタル信号
I(n)、Q(n)から発生される。
ベースバンド信号I(n)、Q(n)を出力する。これらの信号
I(n)、Q(n)は、アンテナ115を介して送信されるため
にPA175によって増幅される。特に、そのデジタルベ
ースバンド信号I(n)、Q(n)は、デジタル/アナログ変換
器610、615によってアナログ形に変換され、更に
フィルタ620、625によってフィルタされ、それぞ
れ、フィルタされたアナログベースバンド信号I(n)、Q
(n)となる。これらの信号は、図2に基づいて述べたの
と同じようにPA175に提供される。
検出するエンベロープ検波器の代わりに、図1に基づい
て記載したように、PA175を変調するために用いられ
たエンベロープ信号e(t)は、図8に示す開ループ装置6
00においてデジタルベースバンド信号I(n)、Q(n)から
直接得られる。特に、2乗ユニット630、635がそ
のデジタルベースバンド信号I(n)、Q(n)をそれぞれに2
乗させて、その2乗デジタルIQ信号を加算器640に提
供する。その加算器640は、その2乗デジタル信号I2
(n) 、Q2(n) を加算して、その加算結果を仕事関数発生
器f (x) 650に提供する。その仕事関数発生器f (x)
650の出力が、デジタル/アナログ変換器(D/A )6
55によってアナログ電圧に変換され、エンベロープ信
号e(t)となる。そのエンベロープ信号e(t)は、フィルタ
670を介して、その利得を変調するための電圧制御さ
れたPA175の制御ポートに提供される。そのエリアシ
ング防止フィルタ670は、D/A 655の出力から、不
要高周波数信号を取り除く。
与えられる。 f (x) = w1x + w2x2 + w3x3 + ... w i x i + ... (2) 移動電話機は、最大ACPRに対し、全ての係数w i 対
る。例えば、ここで、
ある。実施例において、このキャリブレーションは、セ
ルラーバンドにおいて、0.9MHzオフセットで行われ
る。そのキャリブレートされた結果が、移動電話機のメ
モリに保存される。操作中、例えば、係数wiは、
出される。
る開ループ線形化は、全ての係数の最適値を決定するた
めに、キャリブレーションが必要となる。これに対し
て、図1に示す送受信機100のPAフィードバックにエ
ンベロープ検波器177を用いることは、PA175がそ
のPA175の入力と共に変化する信号によって変調され
るので、簡単なキャリブレーションのみが必要となる。
この簡単なキャリブレーションは、一つの特定の送信周
波数f TXにおいて単一点のみ、例えば、最大送信電力P
TXで、行われてもよい。
る線形化技術と異なり、PAの先行歪ませは、図8に示す
ように、多くの場合のようにベースバンド信号I(t)及び
Q(t)が電力制御に用いられていなければ、エンベロープ
利得E は送信電力と共に線形に変化する必要がある。そ
の全エンベロープ利得は、式(3)によって与えられ
る。
PA175の平均送信電力である。本発明の他の実施例に
おいて、ACPRを増加する方法が提供される。特に、これ
らの方法は、PA175の利得を変調するために、エンベ
ロープ信号e(t)を用いることによってACPRを増加するこ
とを含む。図8の送受信機600を用いる一つの方法に
おいて、エンベロープ信号e(t)は、送信ベースバンドユ
ニット165に提供された送信ベースバンド信号から引
き出される(図1)。もう一つの方法において、そのエ
ンベロープ信号e(t)は、図1〜図5に示すように、エン
ベロープ検波器177を用いるPA175の出力から直接
引き出される。そのエンベロープ検波器177はPA17
5に提供されたRF出力信号a1s(t)のエンベロープを検出
する。
明を限定するものではない。当業界の如何なる熟練者
は、本発明の要旨及び範囲内において、各種の変更及び
修飾を行うことができる。従って、本発明の保護範囲
は、特許請求範囲に準ずる。
機回路を示し、エンベロープ検波器を用いて直接そのPA
出力から引き出されたエンベロープ信号によってそのPA
が変調されることを示す図である。
としての変調器ユニットをより詳細に示す図である。
れた電圧又は電流制御増幅器、例えば、電力増幅器又は
LNA を示す図である。
れたエンベロープ検波器の異なる例を示す図である。
れたエンベロープ検波器の異なる例を示す図である。
ルを示す図である。
ACPRのプロットを示す図である。
ープ電力増幅器利得変調を有する送受信機回路を示すで
ある。
Claims (12)
- 【請求項1】 送受切換え器から信号を受信する受信機
と、 ベースバンド信号を出力するベースバンドユニットと、 前記ベースバンド信号を変調して、変調された信号を出
力する変調器と、 前記変調された信号を増幅して、前記送受切換え器に送
信信号を出力する送信増幅器とを有し、 前記送信増幅器は、前記送信信号に比例するエンベロー
プ信号によって変調された利得を有することを特徴とす
る送受信機。 - 【請求項2】 前記エンベロープ信号は前記送信信号の
電力に比例する請求項1に記載の送受信機。 - 【請求項3】 前記エンベロープ信号は前記ベースバン
ドユニットによって提供される請求項1に記載の送受信
機。 - 【請求項4】 前記送信増幅器の出力を受信し、かつ前
記エンベロープ信号を提供するエンベロープ検波器を更
に有する請求項1に記載の送受信機。 - 【請求項5】 ベースバンド信号を出力するベースバン
ドユニットと、 前記ベースバンド信号を変調して、変調された信号を出
力する変調器と、 前記変調された信号を増幅して、送信信号を出力する送
信増幅器とを有し、 前記送信増幅器は、前記送信信号に比例するエンベロー
プ信号によって変調された利得を有することを特徴とす
る送信機。 - 【請求項6】 ベースバンドユニットによりベースバン
ド信号を形成し、 前記ベースバンド信号を変調して変調された信号を形成
し、 送信増幅器を用いて前記変調された信号を増幅して、送
受切換え器に送信信号を提供し、 前記送信信号に比例するエンベロープ信号を用いて前記
送信増幅器の利得を変調する各段階よりなる送信機の隣
接チャンネル電力比を増加させる方法。 - 【請求項7】 前記エンベロープ信号は前記送信信号の
電力に比例する請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記エンベロープ信号は前記ベースバン
ドユニットによって提供される請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】 前記エンベロープ信号を形成するため
に、エンベロープ検波器により前記増幅された受信信号
のエンベロープを検出する段階を更に有する請求項6に
記載の方法。 - 【請求項10】 送信機の増幅器により送信信号を増幅
し、 送受切換え器を介して前記増幅された送信信号を送信
し、 前記増幅された送信信号の電力に比例するエンベロープ
信号を形成し、 前記エンベロープ信号を用いて前記増幅器を変調する各
段階よりなる前記送信機の隣接チャンネル電力比を増加
させる方法。 - 【請求項11】 前記生成段階は、前記送信信号を形成
するベースバンド信号から前記エンベロープ信号を形成
する請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記形成段階は、前記増幅器の出力か
ら前記エンベロープ信号を形成する請求項10に記載の
方法。
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US31833099A | 1999-05-25 | 1999-05-25 | |
US318330 | 1999-05-25 |
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Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP4386999B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6766148B1 (en) * | 2000-03-21 | 2004-07-20 | Koninklijke Phillips Electronics N.V. | Switched sideband frequency low-IF transmitter |
-
1999
- 1999-08-19 JP JP23329499A patent/JP4386999B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US6766148B1 (en) * | 2000-03-21 | 2004-07-20 | Koninklijke Phillips Electronics N.V. | Switched sideband frequency low-IF transmitter |
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JP4386999B2 (ja) | 2009-12-16 |
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