JP2004080333A - マルチキャリア送信機及びそのシングルキャリア送信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチキャリア送信機において、シングルキャリア運用時の合成器による損失をなくす。
【解決手段】本発明のマルチキャリア送信機は、入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部１１，２１と、この変調部１１，２１から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部１２，２２と、このＤ／Ａ変換部１２，２２から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部１３，２３とからなる第１及び第２の送信系統１０，２０と、これらの送信系統１０，２０から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器３０と、シングルキャリア運用時にデータが入力される第１の送信系統１０に配置された変調部１１の出力を第２の送信系統２０に配置されたＤ／Ａ変換部２２に入力するスイッチ部４０とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明のマルチキャリア送信機は、入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部１１，２１と、この変調部１１，２１から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部１２，２２と、このＤ／Ａ変換部１２，２２から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部１３，２３とからなる第１及び第２の送信系統１０，２０と、これらの送信系統１０，２０から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器３０と、シングルキャリア運用時にデータが入力される第１の送信系統１０に配置された変調部１１の出力を第２の送信系統２０に配置されたＤ／Ａ変換部２２に入力するスイッチ部４０とを有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数の異なる複数の搬送波（キャリア）をひとまとめにして送信するマルチキャリア送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア送信機は、周波数の異なる複数の搬送波（キャリア）をひとまとめにして送信する無線機器であり、例えば携帯電話機の通信方式であるＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の移動通信用無線基地局などに用いられている。図６は、従来のマルチキャリア送信機の構成例を示すブロック図である。図６において、従来のマルチキャリア送信機は、２つの独立した送信系統（送信系統Ａ１０，送信系統Ｂ２０）と、これらの送信系統からそれぞれ出力されるキャリア信号をひとまとめにして出力する合成器３０とを有する。
【０００３】
各送信系統１０，２０は同一構成を有し、入力された２つのデータ（Ｉ，Ｑ）を直交変調し出力する変調部１１，２１と、この変調部１１，２１から出力されたデジタル信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部１２，２２と、このＤ／Ａ変換部１２，２２から出力されたアナログ信号を送信周波数に変換し増幅する高周波回路部１３，２３とからなる。ここでは、送信系統Ａ１０の出力するキャリアをｆ１、送信系統Ａ１０に入力されキャリアｆ１を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ１（Ｉ，Ｑ）、送信系統Ｂ２０の出力するキャリアをｆ２、送信系統Ｂ２０に入力されキャリアｆ２を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ２（Ｉ，Ｑ）と記す。
【０００４】
従来のマルチキャリア送信機をマルチキャリアで使用する場合、送信系統Ａ１０に入力されたデータｆ１（Ｉ，Ｑ）は、変調部１１で直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部１２でアナログデータに変換され、高周波回路部１３で例えば２ＧＨｚ帯の送信周波数に変換された後に増幅され、キャリアｆ１として出力される。同様に、送信系統Ｂ２０に入力されたデータｆ２（Ｉ，Ｑ）は、変調部２１で直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部２２でアナログデータに変換され、高周波回路部２３で送信系統Ａ１０の送信周波数から５ＭＨｚ離れた送信周波数に変換された後に増幅され、キャリアｆ２として出力される。
【０００５】
このように独立に生成されたキャリアｆ１とキャリアｆ２は、同時に合成器３０へ入力されて結合され、ひとまとまりにして出力される。Ｗ−ＣＤＭＡ方式では多くの場合、キャリアｆ１とキャリアｆ２は隣接した周波数（５ＭＨｚ）に設定されるのでフィルタ結合が困難であるため、合成器３０にはウィルキンソンのハイブリッドと呼ばれるλ／４の波長のラインで構成される合成器が一般的に使用されている。この合成器３０における合成損失は理想値で３ｄＢであり、実力値では３．５ｄＢ〜４．０ｄＢである。
【０００６】
一方、従来のマルチキャリア送信機をシングルキャリアで使用する場合は、１つの送信系統のみにキャリアを生成するデータが入力され、この送信系統から出力されるキャリアのみが合成器を介して出力される。この場合も合成器３０においてマルチキャリア運用時と同じ損失が生じる。このため、従来のマルチキャリア送信機は、所定の送信出力を得るため、高周波回路部１３に合成器３０で生じる損失を考慮した増幅能力を有する高周波増幅器を配置している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）により詳細に無線特性等が規格化されている。３ＧＰＰ ＴＳ２５．１４１に記載されているＳＥＭ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｓｋ）規格は、このような規格の１つであり、送信機の信号波形の歪特性を規定している。このＳＥＭ規格は、送信機の出力がシングルキャリア時にのみ適用される規格であり、マルチキャリア時には適用されない。一方、同じく送信機の信号波形の歪特性を規定する規格の１つであるＡＣＬＲ規格はキャリア数に関係なく適用される。
【０００８】
ＳＥＭ規格とＡＣＬＲ規格は、いずれも送信キャリアの近傍歪の減衰を規定したものであるが、ＳＥＭ規格がキャリア近傍（キャリアセンターから２．５ＭＨｚ離れたところからの値）を詳細に規定しているのに対し、ＡＣＬＲ規格はキャリアから５ＭＨｚ及び１０ＭＨｚ離れたところの値を規定しており、高周波増幅器の特性上、ＡＣＬＲ規格よりもＳＥＭ規格の方が厳しい規格（規格を満足するためのインタセプトポイントが高い状態）となっている。
【０００９】
一般に、高周波増幅器は入力信号レベルと出力信号レベルの関係が１次の傾きを持って右上がりの特性を示し、歪特性を示す３次歪出力（２つの信号を入力したときに２つの入力信号の周波数間隔と同じ周波数間隔で２つの信号の左右に発生する歪レベル）が３次の傾きを持っているため、出力信号レベルを高くするほど歪に対するマージンが少なくなる。このため、出力信号レベルを高くする必要がある場合、歪特性に優れた高周波増幅器を用いる必要があり、コストが高くなる。
【００１０】
従来のマルチキャリア送信機は、合成器で少なくとも３ｄＢの損失があるために高周波増幅器の出力信号レベルを高くする必要があった。このため、ＳＥＭ規格を満たすために歪特性に優れた高周波増幅器を使用したり、高周波増幅器のバイアス（電流、電圧）を大きくしなければならずコスト高となる問題があった。シングルキャリア運用時の合成器による損失をなくすことができれば、高周波増幅器の出力信号レベルを下げることができるので、ＡＣＬＲ規格を満たすことができる高周波増幅器でＳＥＭ規格を満たすことが可能となりコストを下げることができる。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものでありマルチキャリア送信機におけるシングルキャリア運用時の合成器による損失をなくすことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部と、この変調部から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部と、このＤ／Ａ変換部から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部とからなる第１及び第２の送信系統と、これらの送信系統から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器とを有するマルチキャリア送信機において、シングルキャリア運用時にデータが入力される第１の送信系統に配置された変調部の出力を第２の送信系統に配置されたＤ／Ａ変換部に入力するスイッチ部を備えたことによって特徴づけられる。このマルチキャリア送信機の一構成例は、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部が出力するキャリア信号の位相を一致させる位相同期手段を備えている。また、マルチキャリア送信機の別の構成例は、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部の増幅利得を低下させる利得制御手段を備えている。
【００１２】
また、本発明のシングルキャリア送信方法は、入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部と、この変調部から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部と、このＤ／Ａ変換部から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部とからなる第１及び第２の送信系統と、これらの送信系統から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器とを有するマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法であって、シングルキャリア運用時にデータが入力される第１の送信系統に配置された変調部の出力信号を第２の送信系統に配置されたＤ／Ａ変換部に入力することによって特徴づけられる。この場合、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部が出力するキャリア信号の位相を一致させる。また、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部の増幅利得を低下させる。
【００１３】
このようにすることにより、シングルキャリア運用時に同じ信号成分のキャリアが合成器の２つの入力に同時に入力されるので、合成器において従来の合成損失のかわりに合成利得が得られる。このため、シングルキャリア運用時に高周波回路部の出力信号レベルを下げることができ、高周波回路部に用いる高周波増幅器の３次歪特性を改善することができるので、歪特性に優れた高周波増幅器の使用や高周波増幅器のバイアス（電流、電圧）を大きくするなどの対策を行うことなくＳＥＭ規格を満たすマージンを得ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図を用いて発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るマルチキャリア送信機の一構成例を示すブロック図であり、本発明の実施の形態を示す。図１に示すように、このマルチキャリア送信機は、送信系統Ａ１０と送信系統Ｂ２０と合成器３０とスイッチ部４０とクロック部５０と動作モード切替部６０とを有する。送信系統Ａ１０は変調部１１とＤ／Ａ変換部１２と高周波回路部１３とからなり、送信系統Ｂ２０は変調部２１とＤ／Ａ変換部２２と高周波回路部２３とからなる。
【００１５】
ここで、送信系統Ａ１０の出力するキャリアをｆ１、送信系統Ａ１０に入力されキャリアｆ１を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ１（Ｉ，Ｑ）、送信系統Ｂ２０の出力するキャリアをｆ２、送信系統Ｂ２０に入力されキャリアｆ２を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ２（Ｉ，Ｑ）と記す。図１において、送信系統Ａ１０では、キャリアｆ１を生成するためのデータｆ１（Ｉ，Ｑ）を伝送するデータバスと変調部１１の入力とが接続され、変調部１１の出力とＤ／Ａ変換部１２の入力とスイッチ部４０の入力とが接続され、Ｄ／Ａ変換部１２の出力と高周波回路部１３の入力とが接続され、高周波回路部１３の出力と合成器３０の一方の入力とが接続されている。また、クロック部５０の一方の出力が高周波回路部１３と接続されている。
【００１６】
送信系統Ｂ２０では、キャリアｆ２を生成するためのデータｆ２（Ｉ，Ｑ）を伝送するデータバスと変調部２１の入力とが接続され、変調部２１の出力とＤ／Ａ変換部２２の入力とスイッチ部４０の出力とが接続され、Ｄ／Ａ変換部２２の出力と高周波回路部２３の入力とが接続され、高周波回路部２３の出力と合成器３０の他方の入力とが接続されている。また、クロック部５０の他方の出力が高周波回路部２３と接続されている。さらに、動作モード切替部６０の制御出力が高周波回路部１３、高周波回路部２３、スイッチ部４０及びクロック部５０とそれぞれ接続されている。
【００１７】
この場合、送信系統Ａ１０の変調部１１と送信系統Ｂ２０の変調部２１とは同一構成の周知の直交変調回路であり、中間周波数（ＩＦ）のキャリア（以後、ＩＦローカル信号という）を入力された２つのデータ（Ｉ，Ｑ）で直交変調しＩＦ信号として出力する機能を有する。図２は、図１の変調部１１，２１の一構成例を示すブロック図である。同図において、変調部１１，２１は、２つのかけ算器１１１，１１２とＩＦ局部発信器１１３と遅延部１１４と足し算器１１５とからなる。
【００１８】
かけ算器１１１は、２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力にＩデータの信号ラインが接続され、他方の入力にＩＦ局部発信器１１３のＩＦローカル信号出力が接続されている。かけ算器１１２は、２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力にＱデータの信号ラインが接続され、他方の入力に遅延部１１４を介してＩＦ局部発信器１１３のＩＦローカル信号出力が接続されている。足し算器１１５は、２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力にかけ算器１１１の出力が接続され、他方の入力にかけ算器１１２の出力が接続されている。かけ算器１１１のＩデータの信号ラインが接続された入力とかけ算器１１２のＱデータの信号ラインが接続された入力とが変調部１１，２１の入力を構成し、足し算器１１５の出力が変調部１１，２１の出力を構成する。
【００１９】
ここで、ＩＦ局部発信器１１３はＩＦローカル信号を出力し、遅延部１１４はＩＦローカル信号の位相を９０度遅らせる。かけ算器１１１は入力されたＩデータをＩＦローカル信号と乗算して周波数変換する。かけ算器１１２は、入力されたＱデータを９０度位相の遅れたＩＦローカル信号と乗算して周波数変換する。足し算器１１５は、かけ算器１１１の出力する周波数変換されたＩデータとかけ算器１１２の出力する周波数変換されたＱデータとを足し算したＩＦ信号を出力する。この場合、足し算器１１５はＩＦ信号を１４ビットのパラレルデータとして出力する。
【００２０】
このような構成において、変調部１１，２１は、入力されたＩデータをＩＦローカル信号と乗算して周波数変換するとともに、入力されたＱデータを９０度位相を遅らせたＩＦローカル信号と乗算して周波数変換し、これら周波数変換したＩデータとＱデータとを足し算することによりＩデータとＱデータとを直交変調したＩＦ信号として出力する。この場合、ＩＦ信号は１４ビットのパラレルデータで構成されている。この変調部１１，２１は、ゲートアレー等の半導体チップで構成してもよいし、市販のモデムや同等の機能を持つＴＳＰ（Ｔｘ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いてもよい。
【００２１】
送信系統Ａ１０のＤ／Ａ変換部１２と送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２とは同一構成の回路であり、変調部１１，２１の出力するＩＦ信号をアナログ信号に変換し出力する機能を有する。この場合、Ｄ／Ａ変換部１２，２２は変調部１１，２１の出力するＩＦ信号に対応し、１４ビットの周知のＤ／Ａコンバータで構成されている。
【００２２】
送信系統Ａ１０の高周波回路部１３と送信系統Ｂ２０の高周波回路部２３とは同一構成の回路であり、Ｄ／Ａ変換部１２，２２の出力するアナログ信号を所定の送信周波数に変換した後、所定の送信出力に増幅して出力する機能を有する。図３は、図１の高周波回路部１３，２３の一構成例を示すブロック図である。同図において、高周波回路部１３，２３は、ＲＦ局部発信器１３１とミキサ１３２とフィルタ１３３と利得可変増幅器１３４と高周波増幅器１３５とからなる。
【００２３】
ＲＦ局部発信器１３１は、１つの入力と１つの出力とを有し、入力に外部のクロック部５０の出力が接続されている。ミキサ１３２は２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力に高周波回路部１３の入力としてＤ／Ａ変換部１２，２２の出力が接続され、他方の入力にＲＦ局部発信器１３１の出力が接続されている。ミキサ１３２の出力はフィルタ１３３の入力に接続され、フィルタ１３３の出力は利得可変増幅器１３４の入力に接続されている。利得可変増幅器１３４は利得制御入力を有し、この利得制御入力に外部から利得制御信号を伝送する制御線が接続されている。利得可変増幅器１３４の出力は高周波増幅器１３５の入力に接続され、高周波増幅器１３５の出力は高周波回路部１３の出力として合成器３０の入力に接続されている。
【００２４】
ここで、ＲＦ局部発信器１３１はＤ／Ａ変換部１２，２２の出力するアナログ信号を送信周波数帯である２ＧＨｚ帯に変換するためのＲＦローカル信号をクロック部５０から入力されるリファレンス信号に基づいて生成し出力する。ミキサ１３２は、入力されたアナログ信号をＲＦローカル信号と混合し送信周波数帯である２ＧＨｚ帯に変換する。フィルタ１３３は、ミキサ１３２で生じたスプリアスを除去する。利得可変増幅器１３４は、利得制御信号に基づいて利得を変化させ、高周波増幅器１３５の出力が所定の送信出力となるように高周波増幅器１３５へ入力する信号レベルを制御する。高周波増幅器１３５は、利得可変増幅器１３４から入力された送信周波数帯の信号を増幅し出力する。
【００２５】
このような構成において、高周波回路部１３，２３は、Ｄ／Ａ変換部１２，２２の出力するアナログ信号をＲＦローカル信号と混合して送信周波数帯である２ＧＨｚ帯に変換した後、スプリアスを除去し、所定の送信出力に増幅して出力する。この場合、ＲＦ局部発信器１３１はＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路で構成する。ミキサ１３２、フィルタ１３３及び利得可変増幅器１３４は、従来のマルチキャリア送信機で用いられているものと同様のもので構成する。高周波増幅器１３５は、ＡＣＬＲ規格に適合した高周波増幅器で構成する。
【００２６】
合成器３０は、２つの入力と１つの出力を有し、それぞれの入力から同時に入力される送信系統Ａ１０で生成されたキャリアと送信系統Ｂ２０で生成されたキャリアとを結合し、ひとまとまりにして出力する。この実施の形態では、合成器３０に従来と同様のウィルキンソンのハイブリッドと呼ばれるλ／４の波長のラインで構成される合成器を用いる。
【００２７】
スイッチ部４０は、シングルキャリア運用時に送信系統Ａ１０の変調部１１の出力を送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２に入力する機能を有する。図４は、図１のスイッチ部４０の一構成例を示すブロック図である。同図において、スイッチ部４０は変調部１１，２１の出力する１４ビットのＩＦ信号に対応し、１４個のスイッチを有しており、これらのスイッチの入力側が送信系統Ａ１０の変調部１１の出力とＤ／Ａ変換部１２の入力とを接続するｆ１データインタフェースのパラレル信号線に接続され、これらのスイッチの出力側が送信系統Ｂ２０の変調部２１の出力とＤ／Ａ変換部２２の入力とを接続するｆ２データインタフェースのパラレル信号線に接続されている。このスイッチ部４０は、後述する動作モード切替部６０から入力されるスイッチ制御信号によりすべてのスイッチを同時に切り替えるように構成されており、シングルキャリア運用時にスイッチ制御信号によりスイッチが閉じて送信系統Ａ１０の変調部１１の出力と送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２の入力とを接続する。
【００２８】
クロック部５０は、ＲＦ局部発信器１３１がＲＦローカル信号を生成するためのリファレンス信号を生成し、生成したリファレンス信号を２つの高周波回路部１３，２３のＲＦ局部発信器１３１それぞれに入力する機能を有する。ここで、クロック部５０は、後述する動作モード切替部６０から入力される動作モード信号に基づいて、２つの高周波回路部１３，２３に入力するリファレンス信号を切り替える。動作モードがマルチキャリア運用のときは、２つの高周波回路部１３，２３に５ＭＨｚ離れた周波数の異なるリファレンス信号を出力する。また、動作モードがシングルキャリア運用のときは、２つの高周波回路部１３，２３に同じリファレンス信号を出力する。この場合、クロック部５０は、２つの高周波回路部１３，２３が出力するキャリア信号の位相を一致させる位相同期手段として機能する。
【００２９】
動作モード切替部６０は、この実施の形態のマルチキャリア送信機において、マルチキャリア運用モードとシングルキャリア運用モードの切替に伴う制御信号を出力する機能を有する。この場合、動作モード切替部６０は、２つの高周波回路部１３，２３とスイッチ部４０とクロック部５０とに動作モードの切替に伴う制御信号を出力する。高周波回路部１３，２３には利得制御信号を出力し、シングルキャリア運用時の利得を低下させる。スイッチ部４０にはスイッチ制御信号を出力し、シングルキャリア運用時に送信系統Ａ１０に配置された変調部１１の出力を送信系統Ｂ２０に配置されたＤ／Ａ変換部２２の入力と接続する。クロック部５０には動作モード信号を出力し、クロック部５０がマルチキャリア運用に異なる周波数のリファレンス信号を出力し、シングルキャリア運用時に同じリファレンス信号を出力するように制御する。
【００３０】
次に、図１を参照してこのマルチキャリア送信機の動作を説明する。まず、マルチキャリア運用時について説明する。マルチキャリア運用時は、動作モード切替部６０により、スイッチ部４０のスイッチを開かせるとともに、送信系統Ａ１０の高周波回路部１３へ出力するリファレンス信号と送信系統Ｂ２０の高周波回路部２３へ出力するリファレンス信号とが異なる周波数となるようにクロック部５０を制御する。また、高周波回路部１３，２３に出力する利得制御信号を利得を向上させる設定とする。
【００３１】
このような状態において、送信系統Ａ１０にデータｆ１（Ｉ，Ｑ）を入力し、送信系統Ｂ２０にデータｆ２（Ｉ，Ｑ）を入力する。送信系統Ａ１０において、データｆ１（Ｉ，Ｑ）は変調部１１でＩＱ直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部１２でアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部１３で所定の送信周波数に周波数変換後、所定の出力に増幅されキャリアｆ１として合成器３０の一方の入力に入力される。一方、送信系統Ｂ２０において、データｆ２（Ｉ，Ｑ）は変調部２１でＩＱ直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部２２でアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部２３で送信系統Ａ１０の送信周波数と５ＭＨｚ離れた所定の送信周波数に周波数変換後、送信系統Ａ１０と同じ所定の出力に増幅されキャリアｆ２として合成器３０の他方の入力に入力される。合成器３０に入力されたキャリアｆ１とキャリアｆ２は、合成器３０により結合され、ひとまとまりにして出力される。
【００３２】
次に、シングルキャリア運用時について説明する。シングルキャリア運用時は、動作モード切替部６０により、スイッチ部４０のスイッチを閉じるとともに、送信系統Ａ１０の高周波回路部１３と送信系統Ｂ２０の高周波回路部２３とに同じリファレンス信号を出力するようにクロック部５０を制御する。また、高周波回路部１３，２３に出力する利得制御信号を利得を低下させる設定とする。
【００３３】
このような状態において、送信系統Ａ１０のみにデータｆ１（Ｉ，Ｑ）を入力する。送信系統Ａ１０において、データｆ１（Ｉ，Ｑ）は変調部１１でＩＱ直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部１２とスイッチ部４０を介して送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２とに入力される。Ｄ／Ａ変換部１２に入力された信号はアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部１３で所定の送信周波数に周波数変換された後、所定の出力に増幅されキャリアｆ１として合成器３０の一方の入力に入力される。
【００３４】
一方、送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２に入力された信号はアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部２３で送信系統Ａ１０の送信周波数と同じ周波数に周波数変換された後、送信系統Ａ１０と同じ所定の出力に増幅され、送信系統Ａ１０の出力するキャリアｆ１と位相、周波数及び信号レベルが等しいキャリアｆ１’となり合成器３０の他方の入力に入力される。合成器３０に入力されたキャリアｆ１とキャリアｆ１’とは、合成器３０により結合され、１つのキャリアｆ１として出力される。
【００３５】
ここで、キャリアｆ１とキャリアｆ１’とは、同じ信号成分からなり、位相、周波数及び信号レベルが等しいので、合成器３０の２つの入力端子の間に発生する電位差が常に同じとなる。このため、２つの入力により合成された電力は減衰することなく出力に現れ、３ｄＢの合成利得が得られる。すなわち、この実施の形態によればシングルキャリア運用時には３ｄＢの合成損失ではなく３ｄＢの合成利得が得られるので、マルチキャリア運用時と比べて信号レベルが６ｄＢ高くなる。よって、シングルキャリア運用時には高周波回路部１３，２３の利得可変増幅器１３４の利得を６ｄＢ下げて使用することが可能となるので、高周波増幅器１３５の入力レベルも６ｄＢ下げることができるので、高周波増幅器１３５の出力の３次歪が大きく改善される。
【００３６】
例えば、合成器３０の出力で０ｄＢｍの送信出力が必要な場合、マルチキャリア運用時は、合成器３０で３ｄＢの合成損失が生じるため、高周波回路部１３，２３の高周波増幅器１３５の出力として＋３ｄＢｍが必要となる。これに対して、シングルキャリア運用時は、合成器３０で３ｄＢの合成利得が生じるため、高周波回路部１３，２３の高周波増幅器１３５の出力はマルチキャリア運用時より６ｄＢ低い、−３ｄＢｍでよい。
【００３７】
ここで、図５を参照して高周波増幅器１３５の入出力レベルと３次歪特性の関係を説明する。図５は、高周波増幅器の３次歪特性を示すグラフである。図５において、横軸は高周波増幅器の入力信号レベルで単位はｄＢｍ、縦軸は高周波増幅器の出力信号レベルで単位はｄＢｍである。この場合、マルチキャリア運用時の高周波増幅器の出力信号レベルは＋３ｄＢｍであるから、図５より高周波増幅器の入力信号レベルは−１７ｄＢｍが必要となり、このときの３次歪は５４ｄＢｃで現れることがわかる。
【００３８】
一方、シングルキャリア運用時の高周波増幅器の出力信号レベルは−３ｄＢｍであるから、図５より高周波増幅器の入力信号レベルは−２３ｄＢｍが必要となり、このときの３次歪は６６ｄＢｃで現れることがわかる。すなわち、この実施の形態のマルチキャリア送信機は、シングルキャリア運用時において３次歪特性がマルチキャリア運用時に比べて１２ｄＢ改善される。よって、ＡＣＬＲ規格を満たすことができる高周波増幅器でＳＥＭ規格を満足させるためのマージンを確保することが可能となりコストを下げることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマルチキャリア送信機は、シングルキャリア運用時に同じ信号成分のキャリアを合成器の２つの入力に同時に入力するようにしたので、合成器において従来の合成損失のかわりに合成利得が得られる。このため、シングルキャリア運用時に高周波増幅器の出力信号レベルを下げることができ、３次歪特性を改善することができるので、歪特性に優れた高周波増幅器の使用や高周波増幅器のバイアス（電流、電圧）を大きくするなどの対策を行うことなくＳＥＭ規格を満たすマージンを得ることが可能となり、マルチキャリア送信機のコストを低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマルチキャリア送信機の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の変調部の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の高周波回路部の一構成例を示すブロック図である。
【図４】図１のスイッチ部の一構成例を示すブロック図である。
【図５】高周波増幅器の３次歪特性を示すグラフである。
【図６】従来のマルチキャリア送信機の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…送信系統Ａ、１１，２１…変調部、１２，２２…Ｄ／Ａ変換部、１３，２３…高周波回路部、２０…送信系統Ｂ、３０…合成器、４０…スイッチ部、５０…クロック部、６０…動作モード切替部、１１１，１１２…かけ算器、１１３…ＩＦ局部発信器、１１４…遅延部、１１５…足し算器、１３１…ＲＦ局部発信器、１３２…ミキサ、１３３…フィルタ、１３４…利得可変増幅器、１３５…高周波増幅器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数の異なる複数の搬送波（キャリア）をひとまとめにして送信するマルチキャリア送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア送信機は、周波数の異なる複数の搬送波（キャリア）をひとまとめにして送信する無線機器であり、例えば携帯電話機の通信方式であるＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の移動通信用無線基地局などに用いられている。図６は、従来のマルチキャリア送信機の構成例を示すブロック図である。図６において、従来のマルチキャリア送信機は、２つの独立した送信系統（送信系統Ａ１０，送信系統Ｂ２０）と、これらの送信系統からそれぞれ出力されるキャリア信号をひとまとめにして出力する合成器３０とを有する。
【０００３】
各送信系統１０，２０は同一構成を有し、入力された２つのデータ（Ｉ，Ｑ）を直交変調し出力する変調部１１，２１と、この変調部１１，２１から出力されたデジタル信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部１２，２２と、このＤ／Ａ変換部１２，２２から出力されたアナログ信号を送信周波数に変換し増幅する高周波回路部１３，２３とからなる。ここでは、送信系統Ａ１０の出力するキャリアをｆ１、送信系統Ａ１０に入力されキャリアｆ１を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ１（Ｉ，Ｑ）、送信系統Ｂ２０の出力するキャリアをｆ２、送信系統Ｂ２０に入力されキャリアｆ２を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ２（Ｉ，Ｑ）と記す。
【０００４】
従来のマルチキャリア送信機をマルチキャリアで使用する場合、送信系統Ａ１０に入力されたデータｆ１（Ｉ，Ｑ）は、変調部１１で直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部１２でアナログデータに変換され、高周波回路部１３で例えば２ＧＨｚ帯の送信周波数に変換された後に増幅され、キャリアｆ１として出力される。同様に、送信系統Ｂ２０に入力されたデータｆ２（Ｉ，Ｑ）は、変調部２１で直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部２２でアナログデータに変換され、高周波回路部２３で送信系統Ａ１０の送信周波数から５ＭＨｚ離れた送信周波数に変換された後に増幅され、キャリアｆ２として出力される。
【０００５】
このように独立に生成されたキャリアｆ１とキャリアｆ２は、同時に合成器３０へ入力されて結合され、ひとまとまりにして出力される。Ｗ−ＣＤＭＡ方式では多くの場合、キャリアｆ１とキャリアｆ２は隣接した周波数（５ＭＨｚ）に設定されるのでフィルタ結合が困難であるため、合成器３０にはウィルキンソンのハイブリッドと呼ばれるλ／４の波長のラインで構成される合成器が一般的に使用されている。この合成器３０における合成損失は理想値で３ｄＢであり、実力値では３．５ｄＢ〜４．０ｄＢである。
【０００６】
一方、従来のマルチキャリア送信機をシングルキャリアで使用する場合は、１つの送信系統のみにキャリアを生成するデータが入力され、この送信系統から出力されるキャリアのみが合成器を介して出力される。この場合も合成器３０においてマルチキャリア運用時と同じ損失が生じる。このため、従来のマルチキャリア送信機は、所定の送信出力を得るため、高周波回路部１３に合成器３０で生じる損失を考慮した増幅能力を有する高周波増幅器を配置している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）により詳細に無線特性等が規格化されている。３ＧＰＰ ＴＳ２５．１４１に記載されているＳＥＭ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｓｋ）規格は、このような規格の１つであり、送信機の信号波形の歪特性を規定している。このＳＥＭ規格は、送信機の出力がシングルキャリア時にのみ適用される規格であり、マルチキャリア時には適用されない。一方、同じく送信機の信号波形の歪特性を規定する規格の１つであるＡＣＬＲ規格はキャリア数に関係なく適用される。
【０００８】
ＳＥＭ規格とＡＣＬＲ規格は、いずれも送信キャリアの近傍歪の減衰を規定したものであるが、ＳＥＭ規格がキャリア近傍（キャリアセンターから２．５ＭＨｚ離れたところからの値）を詳細に規定しているのに対し、ＡＣＬＲ規格はキャリアから５ＭＨｚ及び１０ＭＨｚ離れたところの値を規定しており、高周波増幅器の特性上、ＡＣＬＲ規格よりもＳＥＭ規格の方が厳しい規格（規格を満足するためのインタセプトポイントが高い状態）となっている。
【０００９】
一般に、高周波増幅器は入力信号レベルと出力信号レベルの関係が１次の傾きを持って右上がりの特性を示し、歪特性を示す３次歪出力（２つの信号を入力したときに２つの入力信号の周波数間隔と同じ周波数間隔で２つの信号の左右に発生する歪レベル）が３次の傾きを持っているため、出力信号レベルを高くするほど歪に対するマージンが少なくなる。このため、出力信号レベルを高くする必要がある場合、歪特性に優れた高周波増幅器を用いる必要があり、コストが高くなる。
【００１０】
従来のマルチキャリア送信機は、合成器で少なくとも３ｄＢの損失があるために高周波増幅器の出力信号レベルを高くする必要があった。このため、ＳＥＭ規格を満たすために歪特性に優れた高周波増幅器を使用したり、高周波増幅器のバイアス（電流、電圧）を大きくしなければならずコスト高となる問題があった。シングルキャリア運用時の合成器による損失をなくすことができれば、高周波増幅器の出力信号レベルを下げることができるので、ＡＣＬＲ規格を満たすことができる高周波増幅器でＳＥＭ規格を満たすことが可能となりコストを下げることができる。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものでありマルチキャリア送信機におけるシングルキャリア運用時の合成器による損失をなくすことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部と、この変調部から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部と、このＤ／Ａ変換部から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部とからなる第１及び第２の送信系統と、これらの送信系統から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器とを有するマルチキャリア送信機において、シングルキャリア運用時にデータが入力される第１の送信系統に配置された変調部の出力を第２の送信系統に配置されたＤ／Ａ変換部に入力するスイッチ部を備えたことによって特徴づけられる。このマルチキャリア送信機の一構成例は、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部が出力するキャリア信号の位相を一致させる位相同期手段を備えている。また、マルチキャリア送信機の別の構成例は、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部の増幅利得を低下させる利得制御手段を備えている。
【００１２】
また、本発明のシングルキャリア送信方法は、入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部と、この変調部から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部と、このＤ／Ａ変換部から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部とからなる第１及び第２の送信系統と、これらの送信系統から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器とを有するマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法であって、シングルキャリア運用時にデータが入力される第１の送信系統に配置された変調部の出力信号を第２の送信系統に配置されたＤ／Ａ変換部に入力することによって特徴づけられる。この場合、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部が出力するキャリア信号の位相を一致させる。また、シングルキャリア運用時に２つの高周波回路部の増幅利得を低下させる。
【００１３】
このようにすることにより、シングルキャリア運用時に同じ信号成分のキャリアが合成器の２つの入力に同時に入力されるので、合成器において従来の合成損失のかわりに合成利得が得られる。このため、シングルキャリア運用時に高周波回路部の出力信号レベルを下げることができ、高周波回路部に用いる高周波増幅器の３次歪特性を改善することができるので、歪特性に優れた高周波増幅器の使用や高周波増幅器のバイアス（電流、電圧）を大きくするなどの対策を行うことなくＳＥＭ規格を満たすマージンを得ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図を用いて発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るマルチキャリア送信機の一構成例を示すブロック図であり、本発明の実施の形態を示す。図１に示すように、このマルチキャリア送信機は、送信系統Ａ１０と送信系統Ｂ２０と合成器３０とスイッチ部４０とクロック部５０と動作モード切替部６０とを有する。送信系統Ａ１０は変調部１１とＤ／Ａ変換部１２と高周波回路部１３とからなり、送信系統Ｂ２０は変調部２１とＤ／Ａ変換部２２と高周波回路部２３とからなる。
【００１５】
ここで、送信系統Ａ１０の出力するキャリアをｆ１、送信系統Ａ１０に入力されキャリアｆ１を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ１（Ｉ，Ｑ）、送信系統Ｂ２０の出力するキャリアをｆ２、送信系統Ｂ２０に入力されキャリアｆ２を生成する２つのデータ（Ｉ，Ｑ）をｆ２（Ｉ，Ｑ）と記す。図１において、送信系統Ａ１０では、キャリアｆ１を生成するためのデータｆ１（Ｉ，Ｑ）を伝送するデータバスと変調部１１の入力とが接続され、変調部１１の出力とＤ／Ａ変換部１２の入力とスイッチ部４０の入力とが接続され、Ｄ／Ａ変換部１２の出力と高周波回路部１３の入力とが接続され、高周波回路部１３の出力と合成器３０の一方の入力とが接続されている。また、クロック部５０の一方の出力が高周波回路部１３と接続されている。
【００１６】
送信系統Ｂ２０では、キャリアｆ２を生成するためのデータｆ２（Ｉ，Ｑ）を伝送するデータバスと変調部２１の入力とが接続され、変調部２１の出力とＤ／Ａ変換部２２の入力とスイッチ部４０の出力とが接続され、Ｄ／Ａ変換部２２の出力と高周波回路部２３の入力とが接続され、高周波回路部２３の出力と合成器３０の他方の入力とが接続されている。また、クロック部５０の他方の出力が高周波回路部２３と接続されている。さらに、動作モード切替部６０の制御出力が高周波回路部１３、高周波回路部２３、スイッチ部４０及びクロック部５０とそれぞれ接続されている。
【００１７】
この場合、送信系統Ａ１０の変調部１１と送信系統Ｂ２０の変調部２１とは同一構成の周知の直交変調回路であり、中間周波数（ＩＦ）のキャリア（以後、ＩＦローカル信号という）を入力された２つのデータ（Ｉ，Ｑ）で直交変調しＩＦ信号として出力する機能を有する。図２は、図１の変調部１１，２１の一構成例を示すブロック図である。同図において、変調部１１，２１は、２つのかけ算器１１１，１１２とＩＦ局部発信器１１３と遅延部１１４と足し算器１１５とからなる。
【００１８】
かけ算器１１１は、２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力にＩデータの信号ラインが接続され、他方の入力にＩＦ局部発信器１１３のＩＦローカル信号出力が接続されている。かけ算器１１２は、２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力にＱデータの信号ラインが接続され、他方の入力に遅延部１１４を介してＩＦ局部発信器１１３のＩＦローカル信号出力が接続されている。足し算器１１５は、２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力にかけ算器１１１の出力が接続され、他方の入力にかけ算器１１２の出力が接続されている。かけ算器１１１のＩデータの信号ラインが接続された入力とかけ算器１１２のＱデータの信号ラインが接続された入力とが変調部１１，２１の入力を構成し、足し算器１１５の出力が変調部１１，２１の出力を構成する。
【００１９】
ここで、ＩＦ局部発信器１１３はＩＦローカル信号を出力し、遅延部１１４はＩＦローカル信号の位相を９０度遅らせる。かけ算器１１１は入力されたＩデータをＩＦローカル信号と乗算して周波数変換する。かけ算器１１２は、入力されたＱデータを９０度位相の遅れたＩＦローカル信号と乗算して周波数変換する。足し算器１１５は、かけ算器１１１の出力する周波数変換されたＩデータとかけ算器１１２の出力する周波数変換されたＱデータとを足し算したＩＦ信号を出力する。この場合、足し算器１１５はＩＦ信号を１４ビットのパラレルデータとして出力する。
【００２０】
このような構成において、変調部１１，２１は、入力されたＩデータをＩＦローカル信号と乗算して周波数変換するとともに、入力されたＱデータを９０度位相を遅らせたＩＦローカル信号と乗算して周波数変換し、これら周波数変換したＩデータとＱデータとを足し算することによりＩデータとＱデータとを直交変調したＩＦ信号として出力する。この場合、ＩＦ信号は１４ビットのパラレルデータで構成されている。この変調部１１，２１は、ゲートアレー等の半導体チップで構成してもよいし、市販のモデムや同等の機能を持つＴＳＰ（Ｔｘ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いてもよい。
【００２１】
送信系統Ａ１０のＤ／Ａ変換部１２と送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２とは同一構成の回路であり、変調部１１，２１の出力するＩＦ信号をアナログ信号に変換し出力する機能を有する。この場合、Ｄ／Ａ変換部１２，２２は変調部１１，２１の出力するＩＦ信号に対応し、１４ビットの周知のＤ／Ａコンバータで構成されている。
【００２２】
送信系統Ａ１０の高周波回路部１３と送信系統Ｂ２０の高周波回路部２３とは同一構成の回路であり、Ｄ／Ａ変換部１２，２２の出力するアナログ信号を所定の送信周波数に変換した後、所定の送信出力に増幅して出力する機能を有する。図３は、図１の高周波回路部１３，２３の一構成例を示すブロック図である。同図において、高周波回路部１３，２３は、ＲＦ局部発信器１３１とミキサ１３２とフィルタ１３３と利得可変増幅器１３４と高周波増幅器１３５とからなる。
【００２３】
ＲＦ局部発信器１３１は、１つの入力と１つの出力とを有し、入力に外部のクロック部５０の出力が接続されている。ミキサ１３２は２つの入力と１つの出力とを有し、一方の入力に高周波回路部１３の入力としてＤ／Ａ変換部１２，２２の出力が接続され、他方の入力にＲＦ局部発信器１３１の出力が接続されている。ミキサ１３２の出力はフィルタ１３３の入力に接続され、フィルタ１３３の出力は利得可変増幅器１３４の入力に接続されている。利得可変増幅器１３４は利得制御入力を有し、この利得制御入力に外部から利得制御信号を伝送する制御線が接続されている。利得可変増幅器１３４の出力は高周波増幅器１３５の入力に接続され、高周波増幅器１３５の出力は高周波回路部１３の出力として合成器３０の入力に接続されている。
【００２４】
ここで、ＲＦ局部発信器１３１はＤ／Ａ変換部１２，２２の出力するアナログ信号を送信周波数帯である２ＧＨｚ帯に変換するためのＲＦローカル信号をクロック部５０から入力されるリファレンス信号に基づいて生成し出力する。ミキサ１３２は、入力されたアナログ信号をＲＦローカル信号と混合し送信周波数帯である２ＧＨｚ帯に変換する。フィルタ１３３は、ミキサ１３２で生じたスプリアスを除去する。利得可変増幅器１３４は、利得制御信号に基づいて利得を変化させ、高周波増幅器１３５の出力が所定の送信出力となるように高周波増幅器１３５へ入力する信号レベルを制御する。高周波増幅器１３５は、利得可変増幅器１３４から入力された送信周波数帯の信号を増幅し出力する。
【００２５】
このような構成において、高周波回路部１３，２３は、Ｄ／Ａ変換部１２，２２の出力するアナログ信号をＲＦローカル信号と混合して送信周波数帯である２ＧＨｚ帯に変換した後、スプリアスを除去し、所定の送信出力に増幅して出力する。この場合、ＲＦ局部発信器１３１はＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路で構成する。ミキサ１３２、フィルタ１３３及び利得可変増幅器１３４は、従来のマルチキャリア送信機で用いられているものと同様のもので構成する。高周波増幅器１３５は、ＡＣＬＲ規格に適合した高周波増幅器で構成する。
【００２６】
合成器３０は、２つの入力と１つの出力を有し、それぞれの入力から同時に入力される送信系統Ａ１０で生成されたキャリアと送信系統Ｂ２０で生成されたキャリアとを結合し、ひとまとまりにして出力する。この実施の形態では、合成器３０に従来と同様のウィルキンソンのハイブリッドと呼ばれるλ／４の波長のラインで構成される合成器を用いる。
【００２７】
スイッチ部４０は、シングルキャリア運用時に送信系統Ａ１０の変調部１１の出力を送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２に入力する機能を有する。図４は、図１のスイッチ部４０の一構成例を示すブロック図である。同図において、スイッチ部４０は変調部１１，２１の出力する１４ビットのＩＦ信号に対応し、１４個のスイッチを有しており、これらのスイッチの入力側が送信系統Ａ１０の変調部１１の出力とＤ／Ａ変換部１２の入力とを接続するｆ１データインタフェースのパラレル信号線に接続され、これらのスイッチの出力側が送信系統Ｂ２０の変調部２１の出力とＤ／Ａ変換部２２の入力とを接続するｆ２データインタフェースのパラレル信号線に接続されている。このスイッチ部４０は、後述する動作モード切替部６０から入力されるスイッチ制御信号によりすべてのスイッチを同時に切り替えるように構成されており、シングルキャリア運用時にスイッチ制御信号によりスイッチが閉じて送信系統Ａ１０の変調部１１の出力と送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２の入力とを接続する。
【００２８】
クロック部５０は、ＲＦ局部発信器１３１がＲＦローカル信号を生成するためのリファレンス信号を生成し、生成したリファレンス信号を２つの高周波回路部１３，２３のＲＦ局部発信器１３１それぞれに入力する機能を有する。ここで、クロック部５０は、後述する動作モード切替部６０から入力される動作モード信号に基づいて、２つの高周波回路部１３，２３に入力するリファレンス信号を切り替える。動作モードがマルチキャリア運用のときは、２つの高周波回路部１３，２３に５ＭＨｚ離れた周波数の異なるリファレンス信号を出力する。また、動作モードがシングルキャリア運用のときは、２つの高周波回路部１３，２３に同じリファレンス信号を出力する。この場合、クロック部５０は、２つの高周波回路部１３，２３が出力するキャリア信号の位相を一致させる位相同期手段として機能する。
【００２９】
動作モード切替部６０は、この実施の形態のマルチキャリア送信機において、マルチキャリア運用モードとシングルキャリア運用モードの切替に伴う制御信号を出力する機能を有する。この場合、動作モード切替部６０は、２つの高周波回路部１３，２３とスイッチ部４０とクロック部５０とに動作モードの切替に伴う制御信号を出力する。高周波回路部１３，２３には利得制御信号を出力し、シングルキャリア運用時の利得を低下させる。スイッチ部４０にはスイッチ制御信号を出力し、シングルキャリア運用時に送信系統Ａ１０に配置された変調部１１の出力を送信系統Ｂ２０に配置されたＤ／Ａ変換部２２の入力と接続する。クロック部５０には動作モード信号を出力し、クロック部５０がマルチキャリア運用に異なる周波数のリファレンス信号を出力し、シングルキャリア運用時に同じリファレンス信号を出力するように制御する。
【００３０】
次に、図１を参照してこのマルチキャリア送信機の動作を説明する。まず、マルチキャリア運用時について説明する。マルチキャリア運用時は、動作モード切替部６０により、スイッチ部４０のスイッチを開かせるとともに、送信系統Ａ１０の高周波回路部１３へ出力するリファレンス信号と送信系統Ｂ２０の高周波回路部２３へ出力するリファレンス信号とが異なる周波数となるようにクロック部５０を制御する。また、高周波回路部１３，２３に出力する利得制御信号を利得を向上させる設定とする。
【００３１】
このような状態において、送信系統Ａ１０にデータｆ１（Ｉ，Ｑ）を入力し、送信系統Ｂ２０にデータｆ２（Ｉ，Ｑ）を入力する。送信系統Ａ１０において、データｆ１（Ｉ，Ｑ）は変調部１１でＩＱ直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部１２でアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部１３で所定の送信周波数に周波数変換後、所定の出力に増幅されキャリアｆ１として合成器３０の一方の入力に入力される。一方、送信系統Ｂ２０において、データｆ２（Ｉ，Ｑ）は変調部２１でＩＱ直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部２２でアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部２３で送信系統Ａ１０の送信周波数と５ＭＨｚ離れた所定の送信周波数に周波数変換後、送信系統Ａ１０と同じ所定の出力に増幅されキャリアｆ２として合成器３０の他方の入力に入力される。合成器３０に入力されたキャリアｆ１とキャリアｆ２は、合成器３０により結合され、ひとまとまりにして出力される。
【００３２】
次に、シングルキャリア運用時について説明する。シングルキャリア運用時は、動作モード切替部６０により、スイッチ部４０のスイッチを閉じるとともに、送信系統Ａ１０の高周波回路部１３と送信系統Ｂ２０の高周波回路部２３とに同じリファレンス信号を出力するようにクロック部５０を制御する。また、高周波回路部１３，２３に出力する利得制御信号を利得を低下させる設定とする。
【００３３】
このような状態において、送信系統Ａ１０のみにデータｆ１（Ｉ，Ｑ）を入力する。送信系統Ａ１０において、データｆ１（Ｉ，Ｑ）は変調部１１でＩＱ直交変調された後、Ｄ／Ａ変換部１２とスイッチ部４０を介して送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２とに入力される。Ｄ／Ａ変換部１２に入力された信号はアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部１３で所定の送信周波数に周波数変換された後、所定の出力に増幅されキャリアｆ１として合成器３０の一方の入力に入力される。
【００３４】
一方、送信系統Ｂ２０のＤ／Ａ変換部２２に入力された信号はアナログ信号に変換され、さらに高周波回路部２３で送信系統Ａ１０の送信周波数と同じ周波数に周波数変換された後、送信系統Ａ１０と同じ所定の出力に増幅され、送信系統Ａ１０の出力するキャリアｆ１と位相、周波数及び信号レベルが等しいキャリアｆ１’となり合成器３０の他方の入力に入力される。合成器３０に入力されたキャリアｆ１とキャリアｆ１’とは、合成器３０により結合され、１つのキャリアｆ１として出力される。
【００３５】
ここで、キャリアｆ１とキャリアｆ１’とは、同じ信号成分からなり、位相、周波数及び信号レベルが等しいので、合成器３０の２つの入力端子の間に発生する電位差が常に同じとなる。このため、２つの入力により合成された電力は減衰することなく出力に現れ、３ｄＢの合成利得が得られる。すなわち、この実施の形態によればシングルキャリア運用時には３ｄＢの合成損失ではなく３ｄＢの合成利得が得られるので、マルチキャリア運用時と比べて信号レベルが６ｄＢ高くなる。よって、シングルキャリア運用時には高周波回路部１３，２３の利得可変増幅器１３４の利得を６ｄＢ下げて使用することが可能となるので、高周波増幅器１３５の入力レベルも６ｄＢ下げることができるので、高周波増幅器１３５の出力の３次歪が大きく改善される。
【００３６】
例えば、合成器３０の出力で０ｄＢｍの送信出力が必要な場合、マルチキャリア運用時は、合成器３０で３ｄＢの合成損失が生じるため、高周波回路部１３，２３の高周波増幅器１３５の出力として＋３ｄＢｍが必要となる。これに対して、シングルキャリア運用時は、合成器３０で３ｄＢの合成利得が生じるため、高周波回路部１３，２３の高周波増幅器１３５の出力はマルチキャリア運用時より６ｄＢ低い、−３ｄＢｍでよい。
【００３７】
ここで、図５を参照して高周波増幅器１３５の入出力レベルと３次歪特性の関係を説明する。図５は、高周波増幅器の３次歪特性を示すグラフである。図５において、横軸は高周波増幅器の入力信号レベルで単位はｄＢｍ、縦軸は高周波増幅器の出力信号レベルで単位はｄＢｍである。この場合、マルチキャリア運用時の高周波増幅器の出力信号レベルは＋３ｄＢｍであるから、図５より高周波増幅器の入力信号レベルは−１７ｄＢｍが必要となり、このときの３次歪は５４ｄＢｃで現れることがわかる。
【００３８】
一方、シングルキャリア運用時の高周波増幅器の出力信号レベルは−３ｄＢｍであるから、図５より高周波増幅器の入力信号レベルは−２３ｄＢｍが必要となり、このときの３次歪は６６ｄＢｃで現れることがわかる。すなわち、この実施の形態のマルチキャリア送信機は、シングルキャリア運用時において３次歪特性がマルチキャリア運用時に比べて１２ｄＢ改善される。よって、ＡＣＬＲ規格を満たすことができる高周波増幅器でＳＥＭ規格を満足させるためのマージンを確保することが可能となりコストを下げることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマルチキャリア送信機は、シングルキャリア運用時に同じ信号成分のキャリアを合成器の２つの入力に同時に入力するようにしたので、合成器において従来の合成損失のかわりに合成利得が得られる。このため、シングルキャリア運用時に高周波増幅器の出力信号レベルを下げることができ、３次歪特性を改善することができるので、歪特性に優れた高周波増幅器の使用や高周波増幅器のバイアス（電流、電圧）を大きくするなどの対策を行うことなくＳＥＭ規格を満たすマージンを得ることが可能となり、マルチキャリア送信機のコストを低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマルチキャリア送信機の一構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の変調部の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の高周波回路部の一構成例を示すブロック図である。
【図４】図１のスイッチ部の一構成例を示すブロック図である。
【図５】高周波増幅器の３次歪特性を示すグラフである。
【図６】従来のマルチキャリア送信機の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…送信系統Ａ、１１，２１…変調部、１２，２２…Ｄ／Ａ変換部、１３，２３…高周波回路部、２０…送信系統Ｂ、３０…合成器、４０…スイッチ部、５０…クロック部、６０…動作モード切替部、１１１，１１２…かけ算器、１１３…ＩＦ局部発信器、１１４…遅延部、１１５…足し算器、１３１…ＲＦ局部発信器、１３２…ミキサ、１３３…フィルタ、１３４…利得可変増幅器、１３５…高周波増幅器。
Claims (6)
- 入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部と、この変調部から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部と、このＤ／Ａ変換部から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部とからなる第１及び第２の送信系統と、これらの送信系統から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器とを有するマルチキャリア送信機において、
シングルキャリア運用時にデータが入力される前記第１の送信系統に配置された前記変調部の出力を前記第２の送信系統に配置された前記Ｄ／Ａ変換部に入力するスイッチ部を備えた
ことを特徴とするマルチキャリア送信機。 - 請求項１記載のマルチキャリア送信機において、
シングルキャリア運用時に２つの前記高周波回路部が出力するキャリア信号の位相を一致させる位相同期手段を備えた
ことを特徴とするマルチキャリア送信機。 - 請求項１又は２記載のマルチキャリア送信機において、
シングルキャリア運用時に２つの前記高周波回路部の増幅利得を低下させる利得制御手段を備えた
ことを特徴とするマルチキャリア送信機。 - 入力された２つのデータを直交変調し出力する変調部と、この変調部から出力された信号をデジタル−アナログ変換するＤ／Ａ変換部と、このＤ／Ａ変換部から出力されたアナログ信号を周波数変換し増幅する高周波回路部とからなる第１及び第２の送信系統と、これらの送信系統から出力される２つのキャリア信号を合成し出力する合成器とを有するマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法であって、
シングルキャリア運用時にデータが入力される前記第１の送信系統に配置された前記変調部の出力信号を前記第２の送信系統に配置された前記Ｄ／Ａ変換部に入力する
ことを特徴とするマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法。 - 請求項４記載のマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法において、
シングルキャリア運用時に２つの前記高周波回路部が出力するキャリア信号の位相を一致させる
ことを特徴とするマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法。 - 請求項４又は５記載のマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法において、
シングルキャリア運用時に２つの前記高周波回路部の増幅利得を低下させる
ことを特徴とするマルチキャリア送信機のシングルキャリア送信方法。
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