JP2004526337A - デュアルモード通信送信機 - Google Patents

Abstract

電力増幅器モード制御および関連するスイッチング構成により、移動端末等のワイヤレス通信装置は、デジタルおよびアナログの両方の動作モードにおいて同じ送信機電力増幅器を有利に使用することができる。アナログモードでは、移動端末の受信機および送信機を全二重モードで作動させる必要があり、したがって、受信信号を送信信号から分離するデュプレクサが必要である。デジタルモードでは、移動端末の受信機および送信機を半二重モードで作動させる必要があり、デュプレクサの必要性が解消される。基本的なインプリメンテーションでは、移動端末は電力増幅器送信パスにデュプレクサを組み入れたり外したりすることができるスイッチング構成を含んでいる。信号要求条件および動作効率の理由から、移動端末がデジタルモードである時には、線形または準線形で作動するように電力増幅器の動作点を調節する。アナログモードである時は、移動端末はデュプレクサをスイッチインして非線形（飽和）で作動するように電力増幅器の動作点を調節する。デジタルモードからアナログモードへの切替えにおける電力増幅器の電力出力の増加は本質的にデュプレクサ内のスイッチング損失の増加に一致し、移動端末の全体電力出力は実質的に同じままである。

Description

【０００１】
（発明の背景）
本発明はワイヤレス通信システムに関するものであり、特に、アナログ伝送およびデジタル伝送の両方に共通の送信増幅器を使用することに関するものである。
【０００２】
消費者指向ワイヤレス通信システムが最初に登場した時に、基本的な通信シグナリングはアナログ伝送方式に基づいていた。北米、特に米国は、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５５３標準により実施されるＡＭＰＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれるアナログセルラーワイヤレス通信標準を採用した。移動端末が使用されたばかりの頃、サービスエリアカバレッジは最初疎らであったが、消費者が移動通信技術を熱烈に受け入れたため、サービスプロバイダはＡＭＰＳベース通信セルの広大なネットワークを形成することができた。現在、米国の大概の人口密度の高いエリア、さらには多くの僻地が実質的に連続的なＡＭＰＳベース移動通信サービスカバレッジに入る。
【０００３】
しかしながら、基本的な技術が徐々に発展するにつれ、通信サービスプロバイダは、より新しいデジタル通信標準に基づく向上された通信サービスを提供し始めた。このような標準の例としてＥＩＡ／ＴＩＡ−９５標準で実施される８００ＭＨｚ符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、およびＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６標準で実施される８００ＭＨｚ時分割多元接続（ＴＤＭＡ）が含まれる。ＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６の８００ＭＨｚバージョンはしばしばデジタルＡＭＰＳまたはＤ−ＡＭＰＳと呼ばれることに注意したい。デジタルモード移動端末は典型的に向上された特徴および便益をユーザに提供する。例えば、デジタルモード移動端末は典型的にそれらのアナログ相当品よりも消費電力が少なく、バッテリ寿命が延びる。さらに、デジタルベース伝送標準は、向上された音声品質と、より高い呼セキュリティと、より良い雑音余裕と、を提供することができる。より新しいデジタル通信標準により潜在的に提供される他の利点としてさまざまなテキストメッセージサービス、その他のデータ指向通信が含まれる。
【０００４】
理解できることであるが、消費者の好みはアナログベースシステムからデジタルセルラーサービスに関連する便益およびサービスの方に移り変わってきている。比較的人口過密な中心地に住んでいない消費者に対する潜在的な欠点のひとつは、デジタル通信サービスの展開がより古いアナログ（例えば、ＡＭＰＳ）システムに関連する急増レベルにまだ達していないことである。したがって、アナログワイヤレス通信サービスしか利用できない地理的エリアがまだ沢山ある。デジタルカバレッジエリアは、いずれアナログカバレッジエリアに等しくなるかそれを超えるであろうが、いずれのタイプのシステムでも作動できる移動端末は消費者に著しい利点および便益を提供する。例えば、多くの人が旅行する時に安全上、移動端末を使用する。都市間の多くのエリアがアナログシステムでしかカバーされないため、アナログコンパチビリティを有することは必要に応じて助けを呼ぶ能力を保証するための重要な機能を表わす。
【０００５】
したがって、設計者は典型的に最新の移動端末内にアナログおよびデジタル両通信システムのコンパチビリティを含め、このような端末は一般的にデュアルモード移動端末と呼ばれる。北米市場で移動端末は、デジタルセルラー機能と共に、ＡＭＰＳ機能を内蔵するのが特に一般的である。しかしながら、この設計選択に付随する柔軟性にはペナルティがないわけではない。例えば、ＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６デジタル伝送は位相変調と振幅変調との両方を含み、したがって、線形変調を必要とする。一方、ＡＭＰＳ伝送は周波数変調ベースであり本質的に振幅の影響を受けない。ＡＭＰＳ送信および受信動作は同時であるため（全二重）、送信増幅器は連続的にオンである。したがって、アナログ動作に対して条件を満たす移動端末バッテリ寿命を達成するのに、送信増幅器動作効率は重要である。非線形飽和モードにおける増幅器のＤＣ動作効率は、線形モード動作のそれを超えるため、ＡＭＰＳベース移動端末は典型的に線形送信信号増幅を使用しない。さらに、伝送シグナリング方式は振幅に依存しないため、ＡＭＰＳにおける非線形送信信号増幅が許される。
【０００６】
したがって、設計者には二つの魅力のない提案のいずれかの選択が残され、それはデジタルモード動作に対してバイアスされた増幅器とアナログモード動作に対してバイアスされた増幅器との二つの別々の送信増幅器を移動端末内に含めるか、あるいはデジタルモード動作に対してバイアスされた一つの増幅器しか含めず付随するアナログモード動作の非効率性を受け入れることである。したがって、アナログ動作とデジタル動作の両方に単一送信増幅器を使用することで経済的利点が得られるが、アナログモード動作の非効率性で損なわれないデュアルモード移動端末が必要とされている。
【０００７】
（発明の開示）
本発明は移動通信端末がデジタル伝送とアナログ伝送との両方で同じ電力増幅器を有利に使用できるようにする方法および装置を含んでいる。多くの移動端末はこのようなサービスを利用できる、より新しいデジタル通信網で作動して、しかもより古いアナログ通信網とのコンパチビリティを維持することが必要である。アナログ伝送とデジタル伝送との両方に同じ電力増幅器を使用することに関連する動作効率は、移動端末がデジタルモードである時に電力増幅器の線形（または準線形）動作を行い、且つ移動端末がアナログモードである時に電力増幅器の非線形（または飽和）動作を行う方法を含むことにより、本発明で取り組まれる。ある実施例では、有利な動作点制御回路により移動端末は送信増幅器の動作点を設定することができる。さらに、スイッチング構成により移動端末は全または半二重動作を選択して、デジタル送信信号が、内蔵されたデュプレクサをバイパスする一方、アナログ送信信号は、そのデュプレクサ内を通過するようにされる。
【０００８】
典型的な実施例では、本発明は送信増幅器の入力駆動信号に対する利得制御を提供する。したがって、移動端末は送信電力増幅器の駆動レベルを調節することができ、例えばデジタルモードにおいては、線形（または準線形）モードで動作し、また、例えばアナログモードにおいては、完全飽和モードで動作することができる。さらに、本発明の典型的な実施例は現在のデジタルまたはアナログモード動作に基づいて移動端末がさまざまな送信および受信パスを選択できるようにする制御可能なスイッチング構成を含んでいる。移動端末内のコントロールユニットに関連する出力信号が、この動作点制御と送受信パス選択とを行う。
【０００９】
本発明の典型的な実施例を含むことにより、移動端末はいずれのモードにおいても効率または信号忠実度を犠牲にすることなくデジタル伝送とアナログ伝送との両方に対して同じ電力増幅器を使用することができる。さらに、本発明のあるオプショナルな実施例は基本的なアナログおよびデジタルモード動作を代替帯域デジタル動作と結合することを含んでいる。このような実施例により、移動端末はデジタルモードにおいて異なる周波数帯域で作動するか、あるいはモードを変えてアナログ通信システム内で作動することができる。
【００１０】
（発明の実施の形態）
図１は本発明を有利に実施することができる典型的な通信システム１０を示す。図１は、典型的な移動端末１００だけでなく、デジタルワイヤレス通信システム２０およびアナログワイヤレス通信システム３０を示している。簡単にするために、図１は一つの通信塔１２と関連する基地局１４とを有するデジタル通信システム２０を示しているが、実際のデジタル通信システム２０は複数の通信塔１２と関連する基地局１４とを含むことができる。同様に、アナログ通信システム３０は複数の通信塔２２および関連する基地局２４を含むことができる。実際の使用において、通信塔１２，２２等の、ある通信システムリソースはデジタルシステム２０とアナログシステム３０との間で共用されることがある。
【００１１】
移動端末１００を操作しているユーザは、他の移動端末１００のユーザと、または公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）等の他の通信網上のユーザと、デジタル通信システム２０またはアナログ通信システム３０を使用して通信することができる。デジタル通信システム２０およびアナログ通信システム３０は共に、追加、支援ネットワークコンポーネントを含むことができるが、簡単にするためにそれらは図示されていないことに注意されたい。
【００１２】
デジタル通信システム２０と通信する時には、移動端末１００はデジタルモードで作動して、そして、アナログ通信システム３０と通信する時には、移動端末１００はアナログモードで作動する。デジタルモード動作とアナログモード動作のより詳細な違いについては後述する。
【００１３】
図２は図１の移動端末１００に対する典型的な実施例を示す。移動端末１００は、コントローラ１０２を含み、メモリ１０４、オペレータインターフェイス１６０、送信機１２０、受信機１２０、周波数シンセサイザ１１０、およびアンテナアセンブリ１８０を支援している。図２の移動端末１００に関連する機能とアーキテクチュアとの詳細が本発明を理解するための基礎を提供するが、制約的意味合いはない。事実、移動端末の設計により途方もなく多くのバリエーションが許容され、本発明は移動端末１００に対する広範なインプリメンテーションにおいて実施することができる。
【００１４】
オペレータインターフェイス１６０は典型的にディスプレイ１６４、キーパッド１６６、マイクロホン１７２、スピーカ１６８、およびインターフェイスコントローラ１６２を含んでいる。ディスプレイ１６４によりオペレータは数字をダイヤルし、呼状態を監視し、他のサービス情報を見ることができる。キーパッド１６６によりオペレータは番号をダイヤルし、コマンドを入力し、さまざまなオプションを選択することができる。インターフェイスコントローラ１６２はディスプレイ１６４およびキーパッド１６６をコントローラ１０２とつなぐ。マイクロホン１７２はユーザから音響信号（音声）を受信し、典型的にはそれらをアナログ電気信号に変換する。スピーカ１６８は受信機１４０からのアナログ電気信号をユーザが聞くことのできる音響信号に変換する。
【００１５】
マイクロホン１７２からのアナログ電気信号は送信機１２０に供給される。送信機１２０はアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１２２、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）１２４、および変調器／ＲＦ増幅器１３０を含んでいる。ＡＤＣ１２２はマイクロホン１７２からのアナログ電気信号を対応するデジタル信号に変換して、その信号はＤＳＰ１２４に転送される。コントローラ１０２と協働して、ＤＳＰ１２４はＡＤＣ１２２から受信したデジタル信号を変調器／ＲＦ増幅器１３０が処理するのに適した形に変換する。ＤＳＰ１２４はデジタル化された音声信号を処理して送信の準備をする音声符号器およびチャネル符号器（図示せず）を含んでいる。音声符号器はデジタル信号を圧縮して、チャネル符号器は、移動端末１００が使用される特定の移動通信システム１０内の要求条件に従ってエラー検出、エラー訂正、およびシグナリングの情報を挿入する。変調器／ＲＦ増幅器１３０はＤＳＰ１２４からの出力信号をアンテナアセンブリ１８０が送信するのに適した信号に変換する。
【００１６】
受信機１４０は受信機／増幅器１５０、ＤＳＰ１４２、およびデジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）１４４を含んでいる。アンテナアセンブリ１８０を介して受信された信号は受信機／増幅器１５０に通され、それは受信ＲＦ信号の周波数スペクトルをシフトさせかつＤＳＰ１４２による後の処理のために適切なレベルまで増幅する。ＤＳＰ１４２は典型的に、チャネル改変信号内の位相および振幅歪を補償する等化器と、受信信号からビットシーケンスを抽出する復調器と、抽出されたシーケンスに基づいて送信ビットを決定する検出器とを含んでいる。チャネル復号器が受信信号内のチャネルエラーをチェックする。チャネル復号器は音声データから制御およびシグナリングデータを分離する論理を含んでいる。制御およびシグナリングデータはコントローラ１０２を通され、音声データは音声復号器（図示せず）を通されて処理される。処理された音声データはＤＡＣ１４４を通されてアナログ音声信号に変換される。アナログ音声信号はスピーカ１６８を駆動して可聴出力（例えば、音声）を生成する。
【００１７】
コントローラ１０２は送信機１２０と受信機１４０との動作を調整し、例えば、典型的なマイクロプロセッサの形をとることができる。受信機１４０と送信機１２０との調整は電力制御と、チャネル選択と、タイミングとを含み、その他従来技術で既知の他の多数の機能の調整も含むことができる。本発明の典型的な実施例では、コントローラ１０２は、直接または間接的に、送信機／変調器１３０とアンテナアセンブリ１８０とに対するデジタル／アナログモード制御を提供する。必要に応じてまたは所望により、コントローラ１０２は専用または共用マイクロプロセッサ、単一プロセッサまたは多数である並列プロセッサとすることができる。コントローラ１０２はシグナリングメッセージを送信信号に挿入しシグナリングメッセージを受信信号から抽出する。コントローラ１０２は、上りおよび下りチャネル再配置を含む、抽出されたシグナリングメッセージ内に含まれる任意の基地局コマンドに応答してユーザコマンドを実行する。ユーザがキーパッド１６６を介してコマンドを入力すると、インターフェイスコントローラ１６２がそれらをコントローラ１０２に転送してアクションをとる。メモリ１０４がコントローラ１０２の指示に従って情報を格納かつ供給して、メモリ１０４は、好ましくは、揮発性および不揮発性の両方の記憶装置を含んでいる。メモリ１０４は、コントローラ１０２が使用するために、格納されたプログラムコードと動作データとを含むことができる。
【００１８】
周波数シンセサイザ１１０は受信機１４０および送信機１２０により、それぞれ、割り当てられた上りおよび下り通信周波数に同調するのに使用される信号を生成する。受信機１４０は周波数シンセサイザ１１０からの信号出力を使用して受信信号をダウン変換する。ダウン変換された信号はフィルタリングされて送信情報を抽出するように処理される。送信機１２０は周波数シンセサイザ１１０からの出力された信号を使用して、アンテナアセンブリ１８０を介して送信される送信信号を形成するように変調されるキャリア周波数を引出す。
【００１９】
図３はアンテナアセンブリ１８０と相互接続された、受信機１４０と送信機１２０とを示す。アンテナアセンブリ１８０はアンテナ１８２、第１のパス選択スイッチ１８４、第２のパス選択スイッチ１８８、およびデュプレクサ１８６を含んでいる。選択スイッチ１８４，１８８は、後述するように、移動端末１００が異なる送受信信号パスを選択できるようにするアンテナアセンブリ１８０に対する構成スイッチと考えることができる。デュプレクサ１８６は送信周波数用および受信周波数用の一対のバンドパスフィルタとして機能し、移動端末が全二重動作用アンテナアセンブリ１８０を構成する時は送信信号が同時受信信号と干渉しないようにされる。アンテナ１８２を介して受信された無線周波数信号は間欠的または連続的に（動作モードに応じて）イネーブルされる受信パスを通って受信機１４０に入力される。無線周波数信号は送信機１２０から出力され選択可能な送信パスを通ってアンテナ１８２に達し、そこで外部に放射される。コントローラ１０２は送信機１２０およびアンテナアセンブリ１８０と協働して、送信機動作モード（デジタルまたはアナログ）を設定し、対応するアナログまたはデジタル送受信パスを選択する。
【００２０】
デジタル通信システム２０内で動作する時は、移動端末１００は半二重動作用アンテナアセンブリ１８０を構成する。コントローラ１０２は、直接または間接的に、両方の選択スイッチ１８８，１８４を送信動作中は接点Ｂに設定し、受信動作中はスイッチ１８８を接点Ｂにスイッチ１８４を接点Ａに設定する。コントローラ１０２は、デジタル動作において必要とされるように、送信信号増幅が実質的に線形となるように送信機１２０を直接または間接的に設定する。したがって、移動端末１００がデジタルモードで送信している時は、送信機１２０から出力される送信信号はスイッチ１８８を通ってスイッチ１８４に達し、その結果デュプレクサ１８６をバイパスする。
【００２１】
スイッチ１８４の接点Ｂからスイッチ１８４の共通接点までの破線はスイッチ１８４のオプショナルな、永久信号バイパスを示す。スイッチ１８４をバイパスすることはデジタル送信パス内のスイッチ挿入損失を最小限に抑えるのに望ましいことがある。しかしながら、このようなバイパスによりスイッチ１８８の接点Ｂはアンテナ１８２に永久接続されたままとされる。全二重動作（アナログモード）では、移動端末１００は送受信を同時に行うため、適切な信号分離を考慮してスイッチ１８８が選択されない限りこの接続は問題となることがある。デュプレクサ１８６内の受信および送信チャネル間で固有の信号分離を行うことにより、このような構成におけるスイッチ１８８に対する所要信号分離を決定する際の有用な基準が得られる。典型的なデュプレクサ１８６は受信信号に対しておよそ３５ｄＢのストップバンド分離を提供する。
【００２２】
アナログ通信システム３０内で動作する時、移動端末１００はアンテナアセンブリ１８０を全二重動作用に構成する。コントローラ１０２は選択スイッチ１８８，１８４を接点Ａに直接または間接的に設定し、好ましくはアナログモードの持続時間中それらをこの位置に維持する。この構成によりデュプレクサ１８６は送信機１２０からアンテナ１８２へ送信信号を通すことができ、同時にアンテナ１８２から受信機１４０に受信信号を通すことができる。前記したように、デュプレクサ１８６は受信機１４０に入力される受信信号から送信信号エネルギが実質的に除去されるようなバンドパスフィルタリングを行う。アナログモードにおいて、コントローラ１０２はその送信信号増幅が実質的に非線形（飽和）となるように送信機１２０を直接または間接的に制御する。
【００２３】
図４は図３に示す典型的な実施例のバリエーションを示す。図３と同様に、コントローラ１０２は関連するスイッチング構成を制御することによりアンテナアセンブリ１８０の半または全二重動作を決定する。しかしながら、図４に示す実施例はスイッチ１８８を除去することにより経済的および製造上の利点を得る。半二重動作では、コントローラ１０２はスイッチ１８４を送信動作中に接点Ｂに設定し、受信動作中に接点Ａに設定する。全二重動作では、コントローラ１０２はスイッチ１８４を接点Ａに設定する。送信増幅器２４０の動作点制御（図６参照）は図３について説明したものと変わらない。
【００２４】
従来のデジタルおよびアナログ伝送方式を理解することは、それぞれ、デジタルおよびアナログモードにおいて線形および非線形に動作するように送信機１２０を制御して得られる利点を理解する助けとなる。典型的なデジタルワイヤレス通信標準、ＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６、は一形式の直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）を使用して信号送信を要求する。使用されるＱＰＳＫの特定の形式はπ／４差動直交位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ）である。一般的に、ＱＰＳＫシグナリングは位相変調および振幅変調の両方を使用して送信信号を介して情報を運ぶ。したがって、振幅変調を適切に送信するために、送信機増幅は線形または実質的に線形でなければならない。対照的に、ＡＭＰＳ−支配的な北米アナログワイヤレス通信標準−はアナログ伝送方式を使用し周波数変調（ＦＭ）シグナリングが送信情報を運ぶ。ＡＭＰＳベース受信機は受信信号の振幅の揺らぎには感応しないため、送信信号増幅は実質的に非線形となることがある。このような非線形動作はデジタルモードでは許容できないが、非線形増幅の固有の良好な効率により非線形増幅はアナログモード動作にとって魅力的なものとなる。事実、移動端末１００のアナログモード動作中に送信機１２０および受信機１４０が同時に使用されるため、送信機１２０に関連する効率の増加は特に重要である。
【００２５】
図５は典型的な増幅器動作曲線を示す。図５に示す電力曲線は増幅器入力電力の関数としての増幅信号電力を示す。破線効率曲線は電力曲線に対応し増幅器動作点に関連する増幅器効率を示す。グラフを最初に調べると、動作点が線形動作範囲を通って非線形（飽和）動作範囲に入る時に、ある点までは、増幅器効率は増加することが判る。本発明の典型的な実施例では、送信機１２０は移動端末１００がデジタルモードである時に増幅器動作曲線のＰ_１点で作動し、移動端末１００がアナログモードである時にＰ_２点で作動した−図６に示す−送信増幅器２４０を含んでいる。
【００２６】
送信増幅器２４０の動作曲線上の１ｄＢ圧縮点もしくはその近くにＰ_１点を確立することが従来技術でよく知られている。１ｄＢ圧縮点は純粋に線形の増幅により予期されるものよりも出力電力が１ｄＢ低い動作曲線上の点のことである。また、１ｄＢ点はその増幅が実質的に非線形となる前に送信増幅器２４０から得られる最大出力電力を反映する。対応する効率η_１は典型的には４０％の範囲内である。しかしながら、デジタルモード動作では、送信機１２０は平均でおよそ１／３の時間だけアクティブであり、デジタル信号伝送に必要な比較的非効率的な動作点は著しいペナルティとはならない。
【００２７】
対照的に、アナログモード動作では、移動端末１００は送信機１２０と受信機１４０の両方を同時に使用する。送信機１２０は連続的にオンであるため、送信機１２０に対する動作効率は重要である。前記したように、本発明は移動端末１００がアナログモードで動作する時に送信増幅器２４０に対する動作点をＰ_２点に調節する。図示するように、Ｐ_２点は完全飽和動作点に対応しデジタルモード動作に対する動作点の２−３ｄＢ（公称２．５ｄＢ）後である。動作効率は効率曲線上η_２点まで著しく増加し、効率は典型的に５５−６０％の範囲内である。１ｄＢ圧縮動作点を越えて移動する時に、送信増幅器２４０からの出力電力も対応する量だけ増加する。
【００２８】
ＡＭＰＳ伝送信号はＦＭに基づいているため、送信増幅器２４０を完全飽和で作動させても信号伝送と干渉しない。Ｐ_１およびＰ_２点は送信増幅器出力電力がデジタルおよびアナログ動作モード間で増加することを示している。しかしながら、図３の実施例に対しては、デジタルモード送信パスはデュプレクサ１８６をバイパスし、アナログモード送信パスはデュプレクサ１８６を通過する。典型的なデュプレクサ１８６に対する電力損失は本質的にＰ_１およびＰ_２点間の出力電力の増加に一致するため、移動端末１００に対する実際の送信電力はデジタルおよびアナログ両動作モードに対して本質的に同じままとすることができる。
【００２９】
図６は送信機１２０の変調器／ＲＦ増幅器１３０をより詳細に示す。特に、図６は増幅器モード制御を有する送信増幅器１２０に対する典型的な実施例を例示している。さらに、前記した検討を伴う図３，４および６に例示されている詳細はデュアルモード動作が本質的に同じ周波数帯域（例えば、アナログおよびデジタルの両方のセルラー動作に対して公称８００ＭＨｚ）での動作を引き起こすという仮定に基づいた典型的な移動端末アーキテクチュアを表わしている。本発明はこの制限無しで実施できるため、図６は本発明の範囲を制限するものと解釈してはならない。むしろ、送信機インプリメンテーションの詳細は特定の動作要求条件によって決まり、本例に示されたものから逸脱することがあることを理解しなければならない。
【００３０】
変調器／ＲＦ増幅器１３０はシリアル／パラレルコンバータ（Ｓ／Ｐ）２３０、ベースバンド信号発生器２３２、ローパスフィルタ２３４Ａ／２３４Ｂ、変調器２３６Ａ／２３６Ｂ、加算器２３８、可調整利得増幅器２４４、および送信増幅器２４０を含んでいる。ＤＳＰ１２４からのデジタルデータがＳ／Ｐ２３０に入力される。ベースバンド信号発生器２３２がＳ／Ｐ２３０から出力された並列データをベースバンド正弦状信号出力に変換し、一つの出力信号は入力データの余弦表現として形成され一つの出力信号は入力データの正弦表現として形成される。これら二つのベースバンド信号は周波数シンセサイザ１１０から引き出されるＲＦキャリア信号を変調するのに使用される。変調器２３６Ａおよび２３６Ｂからの出力は加算器２３８において結合されＲＦ増幅器２４０入力される。変調器２３６Ｂはπ／２移相器２４２を使用して変調器２３６Ａに関して９０°位相のずれたキャリア信号により駆動されて所望の直交キャリア信号伝送を遂行することに注意されたい。
【００３１】
加算器２３８からの結合された信号出力は可調整利得増幅器２４４を通過する。可調整利得増幅器２４４から出力された送信増幅器駆動信号は送信増幅器２４０への入力として働く。送信増幅器２４０に対するＡ_１の固定利得を仮定すると、その出力信号はＡ_１ｘとなり、ｘは可調整利得増幅器２４４から出力された入力駆動信号を表わす。したがって、Ａ_１ｘの振幅が送信増幅器２４０の線形（または実質的に線形）動作範囲内に留まるようなｘの最大振幅であれば、送信増幅器２４０から出力される送信信号はその入力駆動信号と線形関係を有する。増幅器２４４の利得を増すことにより、Ａ_１ｘが送信増幅器２４０の線形出力機能を越えるようにｘの振幅を増すことができ、それを駆動して飽和させることができる。したがって、送信増幅器２４０へ入力する信号レベルを変えることにより、その動作モードを制御することができる。したがって、コントローラ１０２は送信増幅器２４０がデジタルモード動作に対して駆動信号を線形（または準線形）に増幅するように可調整利得増幅器２４４をの利得を制御する。アナログモード動作に対して、コントローラ１０２は送信増幅器２４０が駆動信号を実質的に非線形に増幅するように（飽和領域動作）可調整利得増幅器２４４を制御する。
【００３２】
送信増幅器２４０の前記した制御技術は典型的な方法を表わすが、どのようにも制限されるものと解釈すべきではない。事実、送信増幅器２４０のバイアス（動作）点を変える実質的な状況が存在する。例えば、入力駆動信号ｘはそれに関連する固定利得を有することがある一方で、送信増幅器２４０の利得Ａ_１は変えられる。利得Ａ_１を変える技術は、限定はしないが、構成可能な利得設定帰還網（選択的に切り替えられる帰還素子等）を含んでいる。これらの技術および他の技術は従来技術でよく理解されている。
【００３３】
図７は本発明の別の典型的な実施例を示す。前記したように、移動端末１００はデジタルおよびアナログの両方の動作モードを含むことによりユーザに追加便益を提供する。しかしながら、前記したＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６はいくつかの競合するデジタルシステムの中の一つを表わすにすぎない。代替デジタル通信システムの例として、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）として広く知られている、ＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６標準の１９００ＭＨｚバージョンだけでなく、主として欧州のＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）が含まれる。追加フレキシビリティおよび消費者の便益に対して、ある移動端末１００はデュアルモード（デジタルおよびアナログ）機能だけでなく、いわゆるデュアルバンド機能を内蔵している。従来技術でよく知られているように、デュアルバンド端末としての移動端末１００に関して、それはＧＳＭやＰＣＳにより規定される１９００ＭＨｚ帯域だけでなく、ＴＩＡ／ＥＩＡ−１３６により規定される８００ＭＨｚ帯域等の少なくとも二つの周波数帯域で選択的に動作することを意味する。本発明に含まれる送信増幅器２４０および全／半二重スイッチング構成の電力制御はデュアルモード／デュアルバンド機能を有する移動端末１００に適合させることができる。
【００３４】
図７の実施例は図３の基本的なデュアルモード機能にデュアルバンド機能を追加する。図７において、ＴＸおよびＲＸは、それぞれ、図３に例示されているのと同じ送信および受信信号を表わす。送信機１３０は追加送信機出力信号ＴＸ’を含み、受信機１４０はさらに追加受信機入力信号ＲＸ’を含んでいる。ＴＸ’は代替デジタルサービスに関連する周波数帯域で作動する送信機１３０内に含まれる追加送信増幅器から引き出される。同様に、受信機１４０はＲＸ’信号に対する別の受信信号パスを含んでいる。スイッチ１９２は移動端末１００が代替帯域デジタルモードで作動している時に半二重動作を提供する。さらに、アンテナアセンブリ１８０にはスイッチ１８４とアンテナ１８２の間にディプレクサ１９０が追加配置されている。機能的に、ディプレクサ１９０は１９００ＭＨｚ信号を８００ＭＨｚ送受信パスから分離する。ＲＸ’信号パスは、フィルタ１４６で例示されるような、追加フィルタを含むことができる。移動端末１００が８００ＭＨｚ帯域で動作している時は、コントローラ１２０は前記したようにアナログまたはデジタルモード動作に基づいてスイッチ１８８，１８４を操作する。移動端末１００が１９００ＭＨｚ帯域で作動している時は、コントローラ１２０はスイッチ１９２の操作を半二重送受信動作に対して制御する。
【００３５】
前記した実例は本発明を理解するための基礎を提供する。しかしながら、これらの実例はこのような理解を助けるための典型的な実施例を示すにすぎず、実際のインプリメンテーションに関していかなる制約も示唆するものではない。事実、本発明は移動端末１００がデジタルモードで作動するかアナログモードで作動するかに基づいて送信機１２０に対する増幅特性を有利に変え、半二重デジタルモードおよび全二重アナログモード送信および受信動作をサポートするための対応する送受信パス選択を行う。このような機能を移動端末１００内にどのように内蔵することができるかに関して途方もないフレキシビリティが存在する。例えば、送受信パス選択スイッチの数、タイプ、および配置は本発明を実施するのに重要ではない。関与する無線周波数信号とコンパチブルで、デュプレクサ１８６の選択的送信バイパスを提供する、任意の構成が本発明の範囲および精神に完全に含まれる。
【００３６】
前記した明細書は増幅器駆動信号利得制御に基づく動作点調節について記述しているが、これは典型的な方法を表わすにすぎない。送信増幅器２４０（または、一般的に送信機１２０）に対する線形（準線形）および非線形（飽和）動作点を確立するための任意の技術が本発明の範囲および精神に含まれるものと考えられる。したがって、本実施例はあらゆる点において説明用であって制約的意味合いはなく、添付特許請求の範囲の意味および等価範囲内に入るあらゆる変更が含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を有利に実施することができる典型的な通信システムを示す図である。
【図２】
本発明に従った移動端末の一実施例のブロック図である。
【図３】
全／半二重送受信回路および制御を示す本発明に従ったアンテナアセンブリの一実施例を示す図である。
【図４】
図３と比べて低減された全／半二重スイッチング部品を有する本発明に従ったアンテナアセンブリのもう一つの実施例を示す図である。
【図５】
本発明において使用することができる典型的な送信増幅器に対する送信増幅器動作曲線と関連する効率曲線とを示す図である。
【図６】
図２の変調器／ＲＦ増幅器に対する典型的な詳細を示す図である。
【図７】
デュアルモード／デュアルバンド機能を有する本発明のもう一つの代替実施例を示す図である。

Claims (29)

1. 少なくともデジタル動作モードおよびアナログ動作モードを有する移動端末の動作方法であって、
   前記移動端末が前記デジタルモードである時に、前記移動端末内に含まれる送信増幅器を実質的に線形動作点において作動させるステップと、
   前記移動端末が前記アナログモードである時に、前記送信増幅器を実質的に非線形動作点において作動させるステップと、
   を含む前記方法。
2. 請求項１記載の方法であって、さらに、
   前記移動端末が前記デジタルモードで作動している時に、前記移動端末内に含まれるアンテナアセンブリを半二重構成とするステップと、
   前記移動端末が前記アナログモードで作動している時に、前記アンテナアセンブリを全二重構成とするステップと、
   を含む前記方法。
3. 請求項２記載の方法であって、前記アンテナアセンブリを全二重構成とするステップは前記送信増幅器の送信信号出力をデュプレクサを介してアンテナに接続するステップを含み、前記アンテナおよび前記デュプレクサは前記アンテナアセンブリ内に含まれており、さらに、前記アンテナアセンブリを半二重構成とするステップは前記送信信号出力を前記デュプレクサを通さずに前記アンテナに接続するステップを含む前記方法。
4. 請求項３記載の方法であって、前記移動端末の前記デジタルモードから前記アナログモードへの変更に関連する前記送信増幅器からの出力電力増加は、前記送信信号出力を前記デュプレクサを介して前記アンテナに接続することに関連して、対応する電力損失により実質的にオフセットされ、前記移動端末はデジタルおよびアナログの両方のモードにおいてほぼ同じ電力を前記アンテナを介して送信する前記方法。
5. 請求項２記載の方法であって、前記デジタルモードは第１の周波数帯域に関連する第１のデジタルモードに対応し、前記移動端末はさらに第２の周波数帯域に関連する少なくとも第２のデジタル動作モードを有し、前記方法は、さらに、
   前記移動端末が前記第２のデジタルモードで作動している時に前記移動端末内に含まれる代替送信増幅器を選択するステップと、
   前記移動端末が前記第２のデジタルモードである時に前記アンテナアセンブリ内に含まれる代替半二重構成を選択するステップと、
   前記移動端末により、前記第２の周波数帯域のデジタル通信信号を前記第２のデジタルモードで送信するステップと、
   を含む前記方法。
6. 請求項５記載の方法であって、前記アンテナアセンブリは前記代替半二重構成を選択的にイネーブルし、同時に前記全二重構成をディセーブルするように作動するスイッチ構成を含む前記方法。
7. 請求項１記載の方法であって、前記移動端末内に含まれる送信増幅器を実質的に線形動作点において作動させるステップは、前記送信増幅器を実質的にその１ｄＢ圧縮点において作動させるステップを含む前記方法。
8. 請求項７記載の方法であって、前記送信増幅器を実質的に非線形動作点において作動させるステップは、前記送信増幅器を前記１ｄＢ圧縮点からおよそ２−３ｄＢ越えて作動させ、前記送信増幅器を利得飽和増幅器として作動させるステップを含む前記方法。
9. 請求項１記載の方法であって、さらに、前記移動端末内の制御回路により、前記送信増幅器への入力信号に関連する利得を変えて、前記送信増幅器が前記実質的に線形動作点において作動する時および前記送信増幅器が前記実質的に非線形動作点において作動する時に制御するステップを含む前記方法。
10. 請求項９記載の方法であって、前記入力信号は可調整利得前置増幅器からの出力であり、前記制御回路により、前記送信増幅器への前記入力信号に関連する利得を変えて、前記送信増幅器が前記実質的に線形動作点において作動する時および前記送信増幅器が前記実質的に非線形動作点において作動する時に制御するステップは、前記制御回路が前記可調整利得前置増幅器を制御するステップを含む前記方法。
11. 移動端末の動作方法であって、
    第１の実質的に線形モードと第２の実質的に非線形モードとで作動できる電力増幅器を有する前記移動端末内に送信機を設けるステップと、
    前記電力増幅器を前記第１のモードで作動させることにより、前記送信機からのデジタル通信信号を前記移動端末内に含まれるアンテナアセンブリを介して送信するステップと、
    前記電力増幅器を前記第２のモードで作動させることにより、前記送信機からのアナログ通信信号を前記アンテナアセンブリを介して送信するステップと、
    前記アナログ通信信号が前記アンテナアセンブリ内に含まれたデュプレクサを通過するように前記アンテナアセンブリを構成するステップと、
    前記デジタル通信信号が前記デュプレクサをバイパスするように前記アンテナアセンブリを構成するステップと、
    を含む前記方法。
12. 請求項１１記載の方法であって、前記アンテナアセンブリは、さらに、前記送信機と前記デュプレクサとの間に配置されたスイッチを含み、前記スイッチは前記デュプレクサと係合する第１の状態および前記デュプレクサをバイパスする第２の状態で作動することができ、さらに、前記アナログ通信信号を送信する時に前記スイッチを前記第１の状態に設定し前記デジタル通信信号を送信する時に前記スイッチを前記第２の状態に設定するステップを含む前記方法。
13. 請求項１１記載の方法であって、前記電力増幅器は可変利得電力増幅器を含み、さらに、コントローラにより前記可変利得電力増幅器の利得を設定して前記第１および第２の動作モードを制御するステップを含む前記方法。
14. 請求項１１記載の方法であって、前記送信機はさらに前記電力増幅器に可変利得入力信号を供給する可変利得前置増幅器を含み、さらに、コントローラにより前記可変利得前置増幅器の利得を変えて前記第１および第２の動作モードを制御するステップを含む前記方法。
15. 請求項１１記載の方法であって、前記デジタル通信信号を送信するステップは前記デジタル通信信号を第１の周波数帯域で送信するステップを含み、前記アナログ通信信号を送信するステップは前記アナログ通信信号を前記第１の周波数帯域で送信するステップを含む前記方法。
16. 請求項１５記載の方法であって、前記第１のモードは前記第１の周波数帯域に関連する第１のデジタルモードに対応し、前記移動端末はさらに少なくとも第３の動作モードを有し、前記移動端末はさらに代替帯域受信機および送信機要素を含み、前記アンテナアセンブリはさらに代替帯域受信および送信信号パスを含み、さらに、前記第３のモードにおいて前記周波数帯域のデジタル通信信号を前記代替帯域受信機および送信機要素および前記代替帯域受信および送信信号パスを介して送信するステップを含む前記方法。
17. 少なくともアナログ動作モードおよびデジタル動作モードを有する移動端末であって、
    前記移動端末が前記デジタルモードである時に実質的に線形送信信号増幅の第１の動作点で作動し、前記移動端末が前記アナログモードである時に実質的に非線形送信信号増幅の第２の動作点で作動する送信機と、
    第１の送受信回路パスおよび第２の送受信回路パスを選択的に提供するアンテナアセンブリと、
    前記移動端末が前記デジタルモードである時に前記送信機を前記第１の動作点で作動するように制御してかつ前記第１の送受信回路パスを選択するコントローラであって、前記コントローラはさらに前記移動端末が前記アナログモードである時に前記送信機を前記第２の動作点で作動するように制御してかつ前記第２の送受信回路パスを選択するコントローラと、
    を含む前記移動端末。
18. 請求項１７記載の移動端末であって、さらに、前記コントローラの指令の元で前記第１および第２の送受信回路パス間の選択を行うように作動する前記アンテナアセンブリ内のスイッチ構成を含む前記移動端末。
19. 請求項１８記載の移動端末であって、前記コントローラは前記スイッチ構成を制御するスイッチ制御出力を供給する前記移動端末。
20. 請求項１７記載の移動端末であって、前記アンテナアセンブリはデュプレクサを含み、該デュプレクサは前記アナログモードにおいて前記送信機からの送信信号が前記デュプレクサを通過するように前記第１の送受信回路パスの一部を形成し、前記アンテナアセンブリはさらに前記デジタルモードにおいて前記送信機からの前記送信信号が前記デュプレクサを通過しないように前記デュプレクサをバイパスするように作動するスイッチを含む前記移動端末。
21. 移動端末であって、
    第１のモードで作動する時に送信信号の実質的に線形増幅を提供し、第２のモードで作動する時に前記送信信号の実質的に非線形増幅を提供する電力増幅器を含む送信機と、
    前記送信信号に対して第１および第２の送信信号パスを選択的に提供してかつ少なくとも一つのアンテナを含むアンテナアセンブリと、
    前記電力増幅器に対する前記第１および第２のモードの選択を制御してかつ前記第１および第２の送信信号パスの中から選択を行うコントローラと、
    を含む前記移動端末。
22. 請求項２１記載の移動端末であって、前記コントローラは前記移動端末がデジタル通信モードで作動する時に前記電力増幅器を前記第１のモードで作動するよう制御してかつ前記第１の送信信号パスを選択し、さらに、前記コントローラは前記移動端末が前記アナログ通信モードで作動する時に前記電力増幅器を前記第２のモードで作動するよう制御してかつ前記第２の送信信号パスを選択する前記移動端末。
23. 請求項２２記載の移動端末であって、前記第２の送信信号パスは前記送信機からの前記送信信号が前記少なくとも一つのアンテナから同報される前にデュプレクサを通過するような前記デュプレクサを含み、さらに、前記第１の送信信号パスは前記送信機からの前記送信信号が前記少なくとも一つのアンテナから同報される前に前記デュプレクサを通過しないように前記デュプレクサをバイパスする前記移動端末。
24. 請求項２１記載の移動端末であって、前記アンテナアセンブリはさらに前記コントローラがそこから引き出されたスイッチ制御信号に基づいて前記第１および第２の送信信号パスの中から選択を行えるように動作するスイッチ構成を含む前記移動端末。
25. 請求項２４記載の移動端末であって、該移動端末はさらに受信機を含み、前記アンテナアセンブリはさらに対応する第１の受信信号パスを含む前記移動端末。
26. 請求項２５記載の移動端末であって、前記スイッチ構成は、さらに、全二重送受信構成において前記第１の受信信号パスと同時に前記第２の送信信号パスを選択し、かつ半二重送受信構成において前記第１の送信信号パスと交互に前記第１の受信信号パスを選択するように動作することができる前記移動端末。
27. 請求項２１記載の移動端末であって、さらに、
    前記コントローラと通信する代替帯域送信機を含み、
    前記アンテナアセンブリはさらに選択可能な代替帯域送信信号パスを含み、
    前記コントローラは前記第１の送信信号パス、前記第２の送信信号パス、および前記代替帯域送信信号パスの中から選択を行う前記移動端末。
28. 請求項２７記載の移動端末であって、前記アンテナアセンブリはさらに前記第１、第２、および代替帯域送信信号パスの中から選択を行うように作動する前記コントローラと通信するスイッチ構成を含む前記移動端末。
29. 請求項２８記載の移動端末であって、前記コントローラは代替周波数帯域で送信する時は前記代替帯域送信信号パスを選択し、前記代替周波数帯域で受信する時は前記代替帯域受信信号パスを選択するように前記スイッチ構成を制御する前記移動端末。

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