JP2004530386A

JP2004530386A - 移動圧縮点を有する送信機

Info

Publication number: JP2004530386A
Application number: JP2003501046A
Authority: JP
Inventors: デイビッド、ビー．デュプレイ
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2004-09-30
Also published as: KR20030020417A; EP1413051A1; US6507244B2; CN1463488A; WO2002097970A1; US20020180522A1

Abstract

送信機は、無線周波数送信信号を増幅する電力増幅器を有する。無線周波数送信信号は、非定包絡線変調信号である。電力増幅器は、第１の圧縮点を有する。送信機内の圧縮点を移動させる方法において、電力増幅器は、所定の隣接チャネル電力比要件が、無線周波数送信信号の第１のピーク対平均比に対して満たされるように、第１の圧縮点からの第１のバックオフにおいて動作される。第１の圧縮点は、無線周波数送信信号の第２のピーク対平均比に対する第２の圧縮点に移動され、第２の圧縮点は、第１の圧縮点より低い。第１および第２のピーク対平均比は、非定包絡線変調信号の情報内容に依存している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、非定包絡線変調信号である無線周波数送信信号を増幅する電力増幅器を有する送信機に関する。
【０００２】
本発明は、さらに、そのような送信機を含む携帯機器、そのような送信機を含むモジュール、およびそのような送信機内の圧縮点を移動させる方法に関する。このような送信機は、線形変調システムと呼ばれるＣＤＭＡシステム、あるいは線形変調を必要とする非定包絡線変調信号を有する他の任意の適当な装置またはシステム内で用いることが可能であり、ここで情報は、位相および振幅変調情報として搬送される。
【背景技術】
【０００３】
米国特許番号第５，９３６，４６４号に、高効率電力増幅器内の歪みを低減する方法が開示されている。電力増幅器は、振幅および位相の両方に情報を有する信号を送信する通信機器内に含まれている。このような送信は、いわゆる線形変調技術によって歪みを小さくすることを必要とする。情報の歪みや損失に加えて非線形動作は、相互変調積を増加させ、これにより使用対象以外の周波数帯域に不必要な量のエネルギが発生する。この不要なエネルギは、一般には定量化されて隣接チャネル電力（ACP：Adjacent Channel Power）、あるいは隣接チャネル電力比（ACPR：Adjacent Channel Power Ratio）と呼ばれる。電力増幅器を動作させて飽和させると、電力増幅器の効率が向上するが、相互変調積も増加させてしまうため、高効率と低相互変調積との間の調整が必要である。高効率であることは、送信機を、バッテリ駆動の携帯機器内で用いる際には、バッテリ電力を節減するのに特に重要なことである。米国特許番号第５，９３６，４６４号では、いわゆる包絡線除去および復元（EER：Envelope Elimination and Restoration）型増幅器内で、飽和点あるいはその近辺で最終段電力増幅器を動作させることにより効率を向上させている。飽和点あるいはその近辺で動作させる場合、増幅器は、圧縮領域で動作し、この領域では駆動レベルが変化すると出力の位相も変化する。増幅器が常に飽和点あるいはその近辺であっても、最終段電力増幅器のドレインバイアスが変化するにつれて圧縮点が変化していく。米国特許番号第５，９３６，４６４号は、圧縮点における変化の関数である電力増幅器内の位相エラーを最小限に抑えるための方法を提供している。もっとも、米国特許番号第５，９３６，４６４号においては、電力増幅器は実質的に一定の圧縮点において動作されて最終段電力増幅器による位相エラー寄与率を最小限に抑えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、送信機に含まれる電力増幅器への非定包絡線変調信号入力の平均入力信号レベルに対して、電力増幅器圧縮点からのバックオフにおいて動作する一方、非定包絡線変調信号の異なる情報内容に対して、無線周波数送信信号のピーク対平均比に対する所定の隣接電力比要件をなお満たす送信機を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、異なる無線設定による情報内容を送信するように構成可能な送信機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため、無線周波数送信信号を増幅する、第１の圧縮点を有する電力増幅手段であって、前記無線周波数送信信号が、非定包絡線変調信号である、電力増幅手段と、所定の隣接チャネル電力比要件が、前記無線周波数送信信号の第１のピーク対平均比に対して満たされるように、前記第１の圧縮点からの第１のバックオフにおいて前記電力増幅手段を動作させる動作手段と、前記第１の圧縮点を前記無線周波数送信信号の第２のピーク対平均比に対する第２の圧縮点に移動させる移動手段であって、前記第２の圧縮点が、前記第１の圧縮点より低い、移動手段と、を備え、前記第１および第２のピーク対平均比が、前記非定包絡線変調信号の情報内容に依存している、ことを特徴とする送信機を提供する。
【０００７】
好適な実施形態では、新たな圧縮点に対して、ＡＣＰＲ要件をちょうど満たすように圧縮点を移動させることにより、最大限の電力節減を達成するが、旧圧縮点における変調信号のより高いピーク対平均比に対するＡＣＰＲと同じＡＣＰＲが、新圧縮点における変調信号のより低いピーク対平均比に対して得られ、ピーク対平均比は、非定包絡線変調信号の情報内容に依存している。他の実施形態では、圧縮点を、旧圧縮点よりも新圧縮点においてより高いＡＣＰＲに移動させることにより、電力節減を達成することもできる。
【０００８】
一実施形態において、情報内容は、現在の無線設定により決定され、その設定に従って送信機が、無線周波数信号を送信する。ＣＤＭＡシステムにおいて、このような無線設定は、チャネル数、チャネル毎のデータ速度、チャネル毎の直交符号、使用されるエンコーダのタイプおよび送信対象信号の情報内容に関する他のパラメータを含んでいる。送信機は、異なる無線設定による情報内容を有する信号を送信するように構成可能であるため、異なるピーク対平均比を有している。圧縮点は、これらの異なる無線設定に従って設定される。
【０００９】
一実施形態において、異なる無線設定および関連するピーク対平均比が、ルックアップテーブルに含まれており、圧縮点を、現在の無線設定に従って設定することにより、ルックアップテーブルを利用する。送信機の複数標準動作に対して、ルックアップテーブルは、異なる標準に対する個々の項目を有する多次元であってもよい。この実施形態では、送信機は、異なる標準に対する異なる電力増幅器を有することが可能であり、これら増幅器は、それぞれ、現在の無線標準に従って動作する送信機のために起動され、他の電力増幅器の電源は遮断される。
【００１０】
一実施形態において、電力増幅器内のバイアス電流を調整することにより、圧縮点を移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
全図を通して同一参照符号を用いて同一要素を識別する。
【００１２】
図１は、本発明による携帯機器１のブロック図である。携帯機器１は、携帯電話、無線内線を有するＰＤＡ、無線内線を有するＰＣあるいは他の任意の無線装置と他の装置との組合せであってもよい。携帯機器１は、送信機２および、任意に受信機３（ここでは詳述せず）を備えている。送信機２および、任意に受信機３は、モジュールメーカーによって装置メーカーに別売りされることもある携帯機器１用のモジュールに含まれていてもよい。送信機２は、バイアス手段５を有する電力増幅器４を備えており、電力増幅器４のバイアス電流を、さらに具体的には、電力増幅器４の圧縮点を設定および／または調整する。送信機２は、さらに、無線周波数送信機６およびベースバンド処理手段７を備えている。ベースバンド処理手段７は、本発明によるルックアップテーブルを備えたメモリ９を有するプロセッサを備えている。送信機２は、さらに、デジタル圧縮点調整信号を、バイアス手段５を制御するアナログ圧縮点調整信号に変換するデジタル−アナログ変換器１０を備えている。送信機２は、非定包絡線信号である無線周波数信号を送信するように構成されている。携帯機器１が、トランシーバとして動作するように受信機を備えている場合には、携帯機器１は、送信／受信スイッチ１１を備えている。このような非定包絡線信号は、振幅および位相の両方に情報を有する。このような信号の送信は、少なくとも非定包絡線変調送信信号の平均入力信号レベルに対して、少なくともＡＣＰＲ要件が、送信信号のピーク対平均比に対して満たされる程度まで、線形変調技術および電力増幅器４の高線形性を利用することを必要とする。この点で、全システム閉ループ電力制御要件のため、ＣＤＭＡシステムに適した携帯機器用に、例えば、送信信号が大きなダイナミックレンジを示すことが実現される。そのため、送信信号は、一瞬、電力増幅器４により提供される平均出力電力を遥かに超える大きな信号ピークを示すことがある。こうした理由で、線形最大平均出力電力は、ＡＣＰＲ要件が満たされるように電力増幅器４のいわゆる１ｄＢ圧縮点に対してバックオフに設定される。
【００１３】
図２は、本発明による送信機２内の電力増幅器４の利得対出力電力特性である。電力増幅器４は、増幅型の非定包絡線変調信号を提供するが、この信号は、ベースバンド処理手段７により提供されるとともに、ＲＦ送信機６により変調された搬送波である。破線は、第１の１ｄＢ圧縮点ＣＰ−１を有する特性を示し、実線は、第２の１ｄＢ圧縮点ＣＰ−２を示す特性を示す。圧縮点ＣＰ−１は、送信信号の第１のピーク対平均比に対して設定され、圧縮点ＣＰ−２は、送信信号の第２の低ピーク対平均比に対して設定され、すなわち、圧縮点ＣＰ−２は圧縮点ＣＰ−１に対して移動あるいは移行されている。本発明によれば、第１および第２のピーク対平均比は、非定包絡線変調信号の情報内容、すなわち、複数のチャネルを使用している場合、異なる速度のデータ、音声、映像会議などの特定の種類の情報を送信する送信機の現在の使用状況に左右される。本発明は、送信機２の異なる使用状況が、異なる統計的挙動を有するため異なるピーク対平均比を有する、という洞察に基づいている。最大、最悪の事態を想定したピーク対平均比より低いピーク対平均比を得るために、電力増幅器４がバッテリ電力を節減するように設計されており、そのため圧縮点を、好ましくはＡＣＰＲが、低ピーク対平均送信信号に対して、なおちょうど満たされる程度まで下げることが有利である。一例では、送信機２は、７５ｄＢダイナミックレンジ送信信号用に設計されており、７．０ピーク対平均比に対して＋３２ｄＢｍで１ｄＢ圧縮点ＣＰ−１を有するとともに４ｄＢバックオフとを有し、３．５ｄＢピーク対平均比に対して３ｄＢ移動した１ｄＢ圧縮点ＣＰ−２を有することができる。このような典型的な例に対するシミュレーションにより、電力増幅器効率がｄＢ圧縮点移動当り２．５％改善しながらも、ＡＣＰＲ要件が、なお満たされていることが分かった。図示されているのは、圧縮点ＣＰ−１におけるバックオフＸおよび圧縮点ＣＰ−２におけるバックオフＸ−３ｄＢである。
【００１４】
ＣＤＭＡシステムなどのシステムでは、電力増幅器４の圧縮点を、送信機２が満たすべき現在の無線設定に従って調整すると有利である。トランシーバの場合、受信機が、ＣＤＭＡシステムのいわゆる無線インターフェースを介してＣＤＭＡシステムから無線設定情報を受信する。２０００年６月９日に出版された3GPP2 Standard C.S0002-A， “Physical Layer Standard for CDMA2000 Spread Spectrum Systems， Release A”の２−５３から２−９３ページは、無線設定および様々な無線設定で指定される、いわゆるリバース・チャネルで送信される信号を示している。中でもこのような無線設定は、チャネル数、チャネル毎のデータ速度、チャネル毎に使用される直交符号および使用されるエンコーダのタイプを規定する。特に参照されたいのは、異なるデータ速度および異なるタイプの変調を有する６つの無線設定を示す２−５４ページ、表２．１．３．１−１.である。シミュレーションにより、異なる無線設定は、異なるピーク対平均比を有するということが分かった。複数無線標準携帯機器１のために、ルックアップテーブル２０は、異なる標準用の個々の項目を有してもよい。ルックアップテーブル２０に、無線設定およびピーク対平均情報をプレロードして、システムが、現在の無線設定を識別することによりどのプレロード設定が現在使用されるべきかを示すようにしてもよい。
【００１５】
図３は、本発明によるルックアップテーブル２０であり、各無線設定ＲＣ−１，ＲＣ−２〜ＲＣ−ｎに対するピーク対平均比Ｐ−ｔ−Ａ−１，Ｐ−ｔ−Ａ−２〜Ｐ−ｔ−Ａ−ｎを有し、ここでｎは整数である。本発明によれば、現在の無線設定ＲＣ−ｉに対して、電力増幅器４の圧縮点は、現在の無線設定ＲＣ−ｉにより示されるルックアップテーブルの１項目におけるピーク対平均比を用いて設定される。シミュレーションにより、拡散符号の選択が、ピーク対平均比の波長に直接影響することによりピーク対平均比に影響するということが分かった。このような関係は、当業者であれば必要以上の実験がなくても容易に確認することができる。
【００１６】
電力増幅器４の圧縮点を決定するためにピーク対平均比を考慮することに加えて、さらに、温度とバッテリ供給電圧変動とを考慮してもよい。この場合、携帯機器１は、温度センサとバッテリ電圧センサとを有してもよい。
【００１７】
上記に鑑みて、以下に添付の請求項により定義されるように本発明の精神と範囲内において様々な変更が可能であること、およびそのため本発明は示された例に限定されないことは当業者には明らかであろう。「備える」という語は請求項に挙げた以外の要素あるいはステップの存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明による携帯機器のブロック図である。
【図２】図２は、本発明による送信機内の電力増幅器の利得対出力電力特性である。
【図３】図３は、本発明によるルックアップテーブルである。

Claims

無線周波数送信信号を増幅する、第１の圧縮点を有する電力増幅手段であって、前記無線周波数送信信号が、非定包絡線変調信号である、電力増幅手段と、
所定の隣接チャネル電力比要件が、前記無線周波数送信信号の第１のピーク対平均比に対して満たされるように、前記第１の圧縮点からの第１のバックオフにおいて前記電力増幅手段を動作させる動作手段と、
前記第１の圧縮点を前記無線周波数送信信号の第２のピーク対平均比に対する第２の圧縮点に移動させる移動手段であって、前記第２の圧縮点が前記第１の圧縮点より低く、前記第１および第２のピーク対平均比が、前記非定包絡線変調信号の情報内容に依存している、移動手段と、
を備えることを特徴とする送信機。
前記所定の隣接チャネル電力比要件が、なお満たされるように、前記第２の圧縮点が選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の送信機。
前記移動時に、前記動作手段が、前記第２の圧縮点からの第２のバックオフにおいて前記電力増幅手段を動作させるように構成され、前記第２のバックオフが、前記第１のバックオフより小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の送信機。
前記第２のピーク対平均比に対して、前記所定の隣接チャネル電力比要件が、ちょうど満たされるように、前記第２のバックオフが選択される、ことを特徴とする請求項３に記載の送信機。
前記情報内容が、無線設定により決定される、ことを特徴とする請求項１に記載の送信機。
前記送信機が、少なくとも第１および第２の無線設定に従って前記情報内容を送信するように構成可能であり、前記第１のピーク対平均比が前記第１の無線設定に対応するとともに、前記第２のピーク対平均比が前記第２の無線設定に対応している、ことを特徴とする請求項１に記載の送信機。
前記第１および第２の無線設定ならびに前記第１および第２のピーク対平均比が、ルックアップテーブルに含まれている、ことを特徴とする請求項６に記載の送信機。
前記送信機が、さらに、第１の無線標準に従ってさらなる情報内容を搬送するさらなる非定包絡線変調信号であるさらなる無線周波数送信信号を増幅するさらなる電力増幅手段と、前記電力増幅手段と前記さらなる電力増幅手段とを選択する手段と、を備え、前記非定包絡線変調信号が、第２の無線標準に従って前記情報内容を搬送し、前記ルックアップテーブルが、前記第１および第２の無線標準に対する個々の項目を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の送信機。
前記移動手段が、前記電力増幅手段内のバイアス電流を調整することにより、前記第１の圧縮点を前記第２の圧縮点に移動させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の送信機。
送信機を有する携帯機器であって、前記送信機が、
無線周波数送信信号を増幅する、第１の圧縮点を有する電力増幅手段であって、前記無線周波数送信信号が、非定包絡線変調信号である、電力増幅手段と、
所定の隣接チャネル電力比要件が、前記無線周波数送信信号の第１のピーク対平均比に対して満たされるように、前記第１の圧縮点からの第１のバックオフにおいて前記電力増幅手段を動作させる動作手段と、
前記第１の圧縮点を前記無線周波数送信信号の第２のピーク対平均比に対する第２の圧縮点に移動させる移動手段であって、前記第２の圧縮点が前記第１の圧縮点より低く、前記第１および第２のピーク対平均比が、前記非定包絡線変調信号の情報内容に依存している、移動手段と、
を備えることを特徴とする携帯機器。
前記所定の隣接チャネル電力比要件が、なお満たされるように、前記第２の圧縮点が選択される、ことを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
前記移動時に、前記動作手段が、前記第２の圧縮点からの第２のバックオフにおいて前記電力増幅手段を動作させるように構成され、前記第２のバックオフが、前記第１のバックオフより小さい、ことを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
前記第２のピーク対平均比に対して、前記所定の隣接チャネル電力比要件が、ちょうど満たされるように、前記第２のバックオフが選択される、ことを特徴とする請求項１２に記載の携帯機器。
前記情報内容が、無線設定により決定される、ことを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
前記移動手段が、前記電力増幅手段内のバイアス電流を調整することにより、前記第１の圧縮点を前記第２の圧縮点に移動させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
前記携帯機器が、さらに、受信機を備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の携帯機器。
携帯機器用のモジュールであって、前記モジュールが送信機を有し、該送信機が、
無線周波数送信信号を増幅する、第１の圧縮点を有する電力増幅手段であって、前記無線周波数送信信号が、非定包絡線変調信号である、電力増幅手段と、
所定の隣接チャネル電力比要件が、前記無線周波数送信信号の第１のピーク対平均比に対して満たされるように、前記第１の圧縮点からの第１のバックオフにおいて前記電力増幅手段を動作させる動作手段と、
前記第１の圧縮点を前記無線周波数送信信号の第２のピーク対平均比に対する第２の圧縮点に移動させる移動手段であって、前記第２の圧縮点が、前記第１の圧縮点より低く、前記第１および第２のピーク対平均比が、前記非定包絡線変調信号の情報内容に依存している、移動手段と、
を備えることを特徴とするモジュール。
前記移動時に、前記動作手段が、前記第２の圧縮点からの第２のバックオフにおいて前記電力増幅手段を動作させるように構成され、前記第２のバックオフが、前記第１のバックオフより小さい、ことを特徴とする請求項１７に記載のモジュール。
前記情報内容が、無線設定により決定される、ことを特徴とする請求項１７に記載のモジュール。
前記モジュールが、さらに、受信機を備える、ことを特徴とする請求項１７に記載のモジュール。
送信機内の圧縮点を移動させる方法であって、前記送信機は無線周波数送信信号を増幅する電力増幅器を有しており、前記電力増幅器は第１の圧縮点を有しており、前記無線周波数送信信号は非定包絡線変調信号である、方法であって、
所定の隣接チャネル電力比要件が、前記無線周波数送信信号の第１のピーク対平均比に対して満たされるように、前記第１の圧縮点からの第１のバックオフにおいて前記電力増幅器を動作させるステップと、
前記第１の圧縮点を前記無線周波数送信信号の第２のピーク対平均比に対する第２の圧縮点に移動させるステップであって、前記第２の圧縮点が、前記第１の圧縮点より低く、前記第１および第２のピーク対平均比が、前記非定包絡線変調信号の情報内容に依存している、ステップと、
を備えることを特徴とする方法。