JP2005269440A - Polar modulation transmitter and polar modulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にポーラ変調方式を用いた送信装置に関する。 The present invention particularly relates to a transmission apparatus using a polar modulation scheme.
従来、包絡線変動成分を含む変調信号を増幅する高周波電力増幅器には、包絡線変動成分を線形に増幅するためにA級またはAB級の線形増幅器が用いられてきた。このような線形増幅器は、線形性には優れている反面、常時直流バイアス成分に伴う電力を消費しているために、C級ないしE級等の非線形増幅器に比べて電力効率が低い。このため、このような高周波電力増幅器を、電池を電源とする携帯型の無線機に適用した場合、高周波電力増幅器の電力消費量が多いため使用時間が短くなってしまう事情があった。また、大電力の送信装置を複数設置する無線システムの基地局装置に適用した場合においては、装置の大型化や発熱量の増大を招いてしまう事情があった。 Conventionally, class A or class AB linear amplifiers have been used for high frequency power amplifiers that amplify modulated signals including envelope fluctuation components in order to linearly amplify envelope fluctuation components. Such a linear amplifier is excellent in linearity, but consumes electric power associated with a DC bias component at all times, and therefore has lower power efficiency than a non-linear amplifier of class C or class E. For this reason, when such a high-frequency power amplifier is applied to a portable radio device using a battery as a power source, there is a situation in which the use time is shortened because the power consumption of the high-frequency power amplifier is large. In addition, when applied to a base station apparatus of a wireless system in which a plurality of high-power transmission apparatuses are installed, there are circumstances in which the apparatus becomes large and the amount of heat generation increases.
そこで、高効率の送信装置として提案された、ポーラ変調方式を用いた送信装置が提案されている。このポーラ変調送信装置は、図9に示すように、振幅位相分離部10と、増幅器11と、位相変調部12と、位相振幅合成部としての高周波電力増幅器13とを有する。高周波電力増幅器13は非線形増幅器である。
Therefore, a transmission apparatus using a polar modulation method, which has been proposed as a highly efficient transmission apparatus, has been proposed. As shown in FIG. 9, this polar modulation transmission apparatus includes an amplitude
振幅位相分離部10はベースバンド信号S1を入力し、これを振幅成分信号S2と位相成分信号S3に分離する。振幅成分信号S2は増幅器11を介して高周波電力増幅器13の電源電圧として非線形の高周波電力増幅器13に供給される。位相成分信号S3は位相変調部12に入力される。位相変調部12は位相成分信号S3で搬送波信号を位相変調することにより高周波位相変調信号S4を得、これを高周波電力増幅器13に送出する。これにより、高周波電力増幅器13は、振幅成分信号S2に応じた電源電圧の基で高周波位相変調信号S4を増幅することで位相振幅合成し、これを送信出力信号(位相振幅合成信号)S5として出力する。
The amplitude
次に、ポーラ変調送信装置の動作を説明する。まず、ベースバンド信号S1をSi(t)とすると、Si(t)は次式で表すことができる。 Next, the operation of the polar modulation transmission apparatus will be described. First, if the baseband signal S1 is Si (t), Si (t) can be expressed by the following equation.
Si(t)=a(t)exp[jφ(t)] ……… (1)
ここで、a(t)は振幅データ、exp[jφ(t)]は位相データをそれぞれ示す。
Si (t) = a (t) exp [jφ (t)] (1)
Here, a (t) represents amplitude data, and exp [jφ (t)] represents phase data.
振幅位相分離部10によりSi(t)から振幅データa(t)と位相データexp[jφ(t)]が抽出される。ここで、振幅データa(t)は振幅成分信号S2に、位相データexp[jφ(t)]は位相成分信号S3に、それぞれ対応する。振幅データa(t)は、送信平均電力等の情報に基づき、増幅器11で増幅及び電流増強されて高周波電力増幅器13に与えられる。これにより、高周波電力増幅器13の電源電圧値は振幅データa(t)と送信平均電力とを掛け合わせたもの(=Ga(t)、Gは送信平均電力に依存)となる。
The
位相変調部12は搬送波角周波数ωcを位相データexp[jφ(t)]で変調した高周波位相変調信号S4を生成し、これが高周波電力増幅器13に入力される。ここで、高周波位相変調信号S4をScとすると、Scは次式で表すことができる。
The
Sc=exp[j(ωct+φ(t))] ……… (2)
そして、高周波電力増幅器13に非線形増幅器を用いることで、この高周波電力増幅器13の電源電圧値Ga(t)と位相変調部12の出力信号とを掛け合わせた信号が高周波電力増幅器13の送信出力信号S5となる。ここで、送信出力信号S5をRF信号Srfとすると、RF信号Srfは次式で表すことができる。
Sc = exp [j (ωct + φ (t))] (2)
By using a non-linear amplifier as the high
Srf=Ga(t)Sc=Ga(t)exp[j(ωct+φ(t))]……(3)
高周波電力増幅器13に入力される高周波位相信号S4は、振幅方向の変動成分を持たない位相変調信号であるため定包絡線信号となる。したがって、高周波電力増幅器13として効率の良い非線形増幅器を使用できるので、高効率の送信装置を提供することができる。この種のポーラ変調を用いた技術は、例えば特許文献1や特許文献2に記載されている。
The high-frequency phase signal S4 input to the high-
しかしながら、従来のポーラ変調送信装置にあっては、高周波電力増幅器13のみで平均出力信号レベルの制御を行う場合、出力電力の制御範囲がリーク電力や電源電圧に関するトランジスタの動作限界等によって送信出力のダイナミックレンジを広くとれない、という課題があった。また、高周波電力増幅器13における非線形歪みも十分に抑制されない、という課題を有していた。
However, in the conventional polar modulation transmission apparatus, when the average output signal level is controlled only by the high
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電力効率が良好でかつ送信出力電力(位相振幅合成信号)の制御範囲が広いのに加えて、歪みの少ない品質の良い位相振幅合成信号を得ることができるポーラ変調送信装置及びポーラ変調方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and in addition to having a good power efficiency and a wide control range of transmission output power (phase amplitude composite signal), a phase amplitude composite signal having a good quality with little distortion is provided. An object is to provide a polar modulation transmission apparatus and a polar modulation method that can be obtained.
かかる課題を解決するため本発明のポーラ変調送信装置は、高周波位相変調信号を増幅する高周波電力増幅器と、高周波電力増幅器の前段側に設けられ高周波位相変調信号を増幅する可変利得増幅器と、高周波電力増幅器に供給される電源電圧を補償する第1のプリディストーション部と、可変利得増幅器に供給される利得制御信号を補償する第2のプリディストーション部と、を具備すると共に、高周波電力増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号とを位相振幅合成する第1のモードと、可変利得増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号を位相振幅合成する第2のモードを有し、第1及び第2のプリディストーション部は、各モードで相補的に位相振幅合成信号の歪みを補償する電源電圧及び利得制御信号を形成する構成を採る。 In order to solve this problem, a polar modulation transmission apparatus of the present invention includes a high-frequency power amplifier that amplifies a high-frequency phase modulation signal, a variable gain amplifier that is provided on the front side of the high-frequency power amplifier and amplifies the high-frequency phase modulation signal, and high-frequency power. A first predistortion unit that compensates a power supply voltage supplied to the amplifier, and a second predistortion unit that compensates a gain control signal supplied to the variable gain amplifier. A first mode for synthesizing the phase of the modulation signal and the amplitude component signal, and a second mode for synthesizing the phase and amplitude of the high frequency phase modulation signal and the amplitude component signal by the variable gain amplifier. The distortion unit forms a power supply voltage and a gain control signal that complementarily compensate for distortion of the phase / amplitude composite signal in each mode. Take the deposition.
この構成によれば、高周波電力増幅器の前段側に可変利得増幅器を設け、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器で行うか又は可変利得増幅器で行うかを選択するようにしたので、高周波電力増幅器における電力効率を高く保ちつつ、位相振幅合成信号のダイナミックレンジを広くすることができ送信出力電力の制御範囲を広くすることができる。 According to this configuration, the variable gain amplifier is provided on the front stage side of the high frequency power amplifier, and it is selected whether the phase amplitude synthesis is performed by the high frequency power amplifier or the variable gain amplifier depending on the mode. While maintaining high power efficiency in the amplifier, the dynamic range of the phase / amplitude composite signal can be widened, and the control range of the transmission output power can be widened.
加えて、第1及び第2のプリディストーション部で、各モードで相補的に位相振幅合成信号の歪みを補償するようにしたので、単純に、第1のプリディストーション部で高周波電力増幅器の電源電圧を補償し、第2のプリディストーション部で可変利得増幅器の利得制御信号を補償するのと比較して、各モードに応じた適応的なプリディストーション処理を行うことができるようになり、歪み補償精度が向上し、品質の良い位相振幅合成信号を得ることができる。 In addition, since the first and second predistortion units complementarily compensate for distortion of the phase / amplitude composite signal in each mode, the power supply voltage of the high-frequency power amplifier is simply calculated by the first predistortion unit. As compared with the case where the gain control signal of the variable gain amplifier is compensated by the second predistortion unit, adaptive predistortion processing corresponding to each mode can be performed, and distortion compensation accuracy can be performed. As a result, it is possible to obtain a phase / amplitude synthesized signal with good quality.
本発明のポーラ変調送信装置は、第1のモード時、第1のプリディストーション部が、高周波電力増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に、第2のプリディストーション部が、高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性を加味して利得制御信号を供給する構成を採る。 In the polar modulation transmission apparatus according to the present invention, in the first mode, the first predistortion unit compensates for the amplitude component signal in consideration of the distortion characteristics of the high frequency power amplifier and forms a power supply voltage to be supplied to the high frequency power amplifier. In addition, the second predistortion unit takes a configuration in which a gain control signal is supplied in consideration of the linearity of phase amplitude synthesis in the high frequency power amplifier.
この構成によれば、高周波電力増幅器で位相振幅合成するにあたって、第1のプリディストーション部による歪み補償効果に加えて、第2のプリディストーション部によって、可変利得増幅器から高周波電力増幅器での線形性が保たれるような出力が得られるような利得調整が行われるので、高周波電力増幅器で非常に歪みの少ない位相振幅合成信号を得ることができるようになる。 According to this configuration, in the phase amplitude synthesis by the high frequency power amplifier, in addition to the distortion compensation effect by the first predistortion unit, the linearity from the variable gain amplifier to the high frequency power amplifier is improved by the second predistortion unit. Since gain adjustment is performed so as to obtain an output that can be maintained, a high-frequency power amplifier can obtain a phase-amplitude synthesized signal with very little distortion.
本発明のポーラ変調送信装置は、第2のモード時、第1のプリディストーション部が、振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を供給すると共に、第2のプリディストーション部が、可変利得増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して可変利得増幅器に供給する利得制御信号を形成する構成を採る。 In the polar modulation transmission apparatus of the present invention, in the second mode, the first predistortion unit supplies a power supply voltage obtained by envelope following the amplitude component signal, and the second predistortion unit is a distortion of the variable gain amplifier. A configuration is adopted in which a gain control signal supplied to the variable gain amplifier is formed by compensating for the amplitude component signal in consideration of the characteristics.
この構成によれば、可変利得増幅器で位相振幅合成するにあたって第2のプリディストーション部によって歪み補償されると共に、第1のプリディストーション部によって高周波電力増幅器における歪みも補償される。この場合、高周波電力増幅器に与えられる電源電圧をエンベロープフォローさせることにより高周波電力増幅器でのいわゆるバックオフを最小限に抑えることができるようになるので、高周波電力増幅器における電力効率を最大限に高め、また、非常に歪みの少ない位相振幅合成信号が出力されるようになる。 According to this configuration, the distortion is compensated by the second predistortion unit and the distortion in the high-frequency power amplifier is compensated by the first predistortion unit when phase amplitude synthesis is performed by the variable gain amplifier. In this case, so that the so-called back-off in the high frequency power amplifier can be minimized by enveloping the power supply voltage applied to the high frequency power amplifier, so that the power efficiency in the high frequency power amplifier is maximized, In addition, a phase / amplitude synthesized signal with very little distortion is output.
本発明のポーラ変調送信装置は、位相成分信号から高周波位相変調信号を形成する位相変調部に、位相成分信号を補償して供給する第3のプリディストーション部を、さらに具備し、第3のプリディストーション部が、第1のモード時には、高周波電力増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償すると共に、第2のモード時には、可変利得増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償する構成を採る。 The polar modulation transmission apparatus of the present invention further includes a third predistortion unit that compensates and supplies the phase component signal to the phase modulation unit that forms the high frequency phase modulation signal from the phase component signal. In the first mode, the distortion section compensates for distortion characteristics caused by phase amplitude synthesis by the high-frequency power amplifier, and in the second mode, the distortion section compensates for distortion characteristics caused by phase amplitude synthesis by the variable gain amplifier.
この構成によれば、一段と歪みの少ない位相振幅合成信号を得ることができるようになる。 According to this configuration, it is possible to obtain a phase / amplitude composite signal with much less distortion.
本発明のポーラ変調送信装置は、各プリディストーション部の補償処理を、高周波電力増幅器の出力及び又は可変利得増幅器の出力に基づいて調整する構成を採る。 The polar modulation transmission apparatus of the present invention employs a configuration in which the compensation processing of each predistortion unit is adjusted based on the output of the high frequency power amplifier and / or the output of the variable gain amplifier.
この構成によれば、高周波電力増幅器や可変利得増幅器の歪み特性が、温度や経年変化によって変わった場合でも、各プリディストーション部でこの歪みをも補償することができるようになる。 According to this configuration, even when the distortion characteristics of the high-frequency power amplifier and the variable gain amplifier change due to temperature and aging, this distortion can be compensated for by each predistortion unit.
本発明のポーラ変調送信装置は、振幅成分信号及び又は位相成分信号を遅延させることにより位相振幅合成時の同期調整を行う遅延調整部を具備する構成を採る。 The polar modulation transmission apparatus of the present invention employs a configuration including a delay adjustment unit that performs synchronization adjustment at the time of phase amplitude synthesis by delaying an amplitude component signal and / or a phase component signal.
この構成によれば、振幅成分信号および位相成分信号の経路における遅延差によって生じる位相振幅合成時の歪みをも低減することができるので、一段と良好な位相振幅合成信号を得ることができるようになる。 According to this configuration, it is possible to reduce distortion at the time of phase amplitude synthesis caused by a delay difference in the path of the amplitude component signal and the phase component signal, so that a better phase amplitude synthesis signal can be obtained. .
本発明のポーラ変調送信装置は、各プリディストーション部が、変調方式又は送信周波数帯域に応じて異なる補償処理を行う構成を採る。 The polar modulation transmission apparatus of the present invention employs a configuration in which each predistortion unit performs different compensation processing depending on the modulation scheme or the transmission frequency band.
この構成によれば、変調方式や送信信号帯域に適したプリディストーション処理を行うことができるようになるので、変調方式や送信信号の帯域が切り換えられた場合でも、良好な歪み補償を行うことができるようになる。 According to this configuration, since predistortion processing suitable for the modulation scheme and transmission signal band can be performed, even when the modulation scheme and transmission signal band are switched, good distortion compensation can be performed. become able to.
本発明のポーラ変調方法は、第1のモード時には、高周波電力増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号とを位相振幅合成すると共に、第2のモード時には、高周波電力増幅器の前段側に設けられた可変利得増幅器によって高周波位相変調信号と振幅成分信号を位相振幅合成する位相振幅合成ステップと、第1のモード時には、高周波電力増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性が保たれるように利得制御信号を可変利得増幅器に供給するステップと、第2のモード時には、振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を高周波電力増幅器に供給すると共に可変利得増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して形成した利得制御信号を可変利得増幅器に供給するステップとを含むようにする。 In the first mode, the polar modulation method of the present invention combines the phase amplitude of the high frequency phase modulation signal and the amplitude component signal by the high frequency power amplifier, and is provided on the front side of the high frequency power amplifier in the second mode. A phase amplitude combining step for combining the high frequency phase modulation signal and the amplitude component signal with a variable gain amplifier, and in the first mode, the distortion component of the high frequency power amplifier is added to compensate for the amplitude component signal in the high frequency power amplifier. Forming a supply voltage to be supplied and supplying a gain control signal to the variable gain amplifier so that the linearity of the phase amplitude synthesis in the high frequency power amplifier is maintained; and in the second mode, the amplitude component signal is envelope-followed Power supply voltage is supplied to the high-frequency power amplifier, and the amplitude component signal is compensated by taking into account the distortion characteristics of the variable gain amplifier. A gain control signal to form as and supplying to the variable gain amplifier.
この方法によれば、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器で行うか又は可変利得増幅器で行うかが選択されるので、電力効率が高くかつダイナミックレンジの広い位相振幅合成信号を得ることができる。加えて、モード毎に、高周波電力増幅器及び可変利得増幅器に対して相補的に歪み補償を行うので、いずれのモードでも高周波電力増幅器及び可変利得増幅器に対する歪み補償の負担を最適に分担して全体として非常に歪みの少ない位相振幅合成信号を得ることができる According to this method, it is selected whether the phase / amplitude synthesis is performed by the high-frequency power amplifier or the variable gain amplifier according to the mode, so that it is possible to obtain a phase / amplitude synthesized signal having high power efficiency and a wide dynamic range. it can. In addition, distortion compensation is performed for each mode in a complementary manner with respect to the high frequency power amplifier and variable gain amplifier. Therefore, in all modes, the burden of distortion compensation for the high frequency power amplifier and variable gain amplifier can be optimally shared. It is possible to obtain a phase / amplitude composite signal with very little distortion.
このように本発明によれば、電力効率が良好でかつ送信出力電力の制御範囲が広いのに加えて、歪みの少ない品質の良い送信信号(位相振幅合成信号)を形成することができるポーラ変調送信装置及びポーラ変調方法を実現できる。 As described above, according to the present invention, polar modulation capable of forming a transmission signal (phase amplitude synthesized signal) with low distortion and high quality in addition to good power efficiency and a wide control range of transmission output power. A transmitter and a polar modulation method can be realized.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に、本発明の実施の形態1に係るポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置100は、振幅位相分離部101にベースバンド信号S10のI(同相)成分及びQ(直交)成分を入力する。振幅位相分離部101は、ベースバンド信号S10を振幅成分信号S11と位相成分信号S12に分離し、振幅成分信号S11を乗算器102に送出すると共に位相成分信号S12をプリディストーション部103を介して位相変調部104に送出する。位相変調部104は、例えば周波数シンセサイザでなり、プリディストーションされた位相成分信号によってキャリア周波数信号を変調することにより、高周波位相変調信号S13を形成する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of a polar modulation transmission apparatus according to
一方、乗算器102に入力された振幅成分信号S11は、乗算器102において平均出力電力制御信号S20と乗算されることにより、瞬時振幅(エンベロープ)成分信号に相当する振幅制御信号S22とされる。
On the other hand, the amplitude component signal S11 input to the
振幅制御信号S22は、プリディストーション部105及び増幅器106を介して高周波電力増幅器107の電源電圧V(PA)とされ、高周波電力増幅器107に供給される。また振幅制御信号S22は、プリディストーション部108を介して可変利得増幅器109の利得制御信号V(VGA)とされ、可変利得増幅器109に供給される。
The amplitude control signal S22 is set to the power supply voltage V (PA) of the high
本実施の形態のポーラ変調送信装置100においては、高周波電力増幅器107の前段に可変利得増幅器109を設けたことにより、送信出力電力のレベルに応じて位相振幅合成を行うブロックをこれら2つの増幅器で分担することができる。これにより、高周波電力増幅器107のみで平均出力電力の調整と瞬時振幅の調整を行う場合と比較して、位相振幅合成信号のダイナミックレンジを広くすることができ送信出力電力の制御範囲を広くすることができる。
In polar modulation transmission apparatus 100 of the present embodiment,
具体的には、第1のモード時(例えば高レベルの送信出力電力を得る場合(すなわち平均出力電力制御信号S20により高レベルの送信出力が指定されている場合)には、プリディストーション部108からの利得制御信号V(VGA)により可変利得増幅器109に対して最適な(後段の高周波電力増幅器107による位相振幅合成の線形性が最大となるような)利得値を指定することで、高周波電力増幅器107を非線形増幅器として動作させて、高周波電力増幅器107によって振幅成分信号S11及び平均出力電力制御信号S20に基づく送信電力制御された瞬時振幅変動を与える。つまり、高周波電力増幅器107によって位相振幅合成を行う。これにより、電力効率を著しく高めることができる。
Specifically, in the first mode (for example, when a high level transmission output power is obtained (that is, when a high level transmission output is specified by the average output power control signal S20), the
これに対して、第2のモード時(例えば低レベルの送信出力電力を得る場合(すなわち平均出力電力制御信号S20により低レベルの送信電力が指定されている場合))には、高周波電力増幅器107を線形増幅器として動作させつつ、可変利得増幅器109によって振幅成分信号S11及び平均出力電力制御信号S20に基づく瞬時振幅変動を与える。つまり、可変利得増幅器109によって位相振幅合成を行う。
On the other hand, in the second mode (for example, when low level transmission output power is obtained (that is, when low level transmission power is specified by the average output power control signal S20)), the high
かくして、ポーラ変調送信装置100においては、高周波電力増幅器107の前段側に可変利得増幅器109を設け、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器107で行うか又は可変利得増幅器109で行うかを選択するようにしたので、位相振幅合成信号V(RF,PA)のダイナミックレンジを広くすることができ、さらに、高周波電力増幅器107をモードに応じて非線形増幅器又はエンベロープフォロー動作させるので電力効率を高く保つことができる。
Thus, in the polar modulation transmission apparatus 100, the
この実施の形態では、プリディストーション部103、105、108は、主に、CPU(Central Processing Unit)と、CPUがアクセスするルックアップテーブル等により構成されている。
In this embodiment, the
実際上、各プリディストーション部103、105、108には、補償すべき信号以外に動作モード切換信号S21が入力され、プリディストーション部103、105、108は、動作モードに応じて、異なる補償処理を行うようになっている。この実施の形態の場合、各プリディストーション部103、105、108は、動作モードに対応したプリディストーション処理を行うためのルックアップテーブルを有しており、このルックアップテーブルに基づき動作モードに応じたプリディストーション処理を実行するようになっている。
In practice, each
以下、プリディストーション部103、105、108の構成及び動作について、図2〜図4を参照して詳しく説明する。なお、図2では、プリディストーションを略してPDとして示している。
Hereinafter, the configuration and operation of the
図2に示すように、ポーラ変調送信装置100は、ステップST0でポーラ変調送信処理を開始すると、ステップST1で各プリディストーション部103、105、108に平均出力電力制御信号S20を入力し、ステップST2で各プリディストーション部103、105、108に動作モード切換信号S21を入力する。
As shown in FIG. 2, when the polar modulation transmission apparatus 100 starts polar modulation transmission processing in step ST0, the average output power control signal S20 is input to each
続くステップST3では、各プリディストーション部103、105、108がステップST2で入力した動作モード切換信号S21に基づき、高周波電力増幅器107で位相振幅合成するモードか否か判断する。ステップST3で肯定結果が得られた場合には、ステップST4の処理に移り、否定結果が得られた場合にはステップST5の処理に移る。
In the subsequent step ST3, each
先ずステップST4での各プリディストーション部103、105、108の処理について説明する。
First, the processing of each
この場合、位相振幅合成は高周波電力増幅器107で行い、プリディストーション部105は、振幅制御信号S22に対して、高周波電力増幅器107の歪み特性に対して逆特性の歪みを与える、いわば本来の高周波電力増幅器107についてのプリディストーション処理を施して出力する。これにより、増幅器106から歪み補償された電源電圧V(PA)が出力される。
In this case, the phase / amplitude synthesis is performed by the high-
プリディストーション部108は、平均出力電力制御信号S20に基づく利得制御信号V(VGA)を形成するが、このとき高周波電力増幅器107での位相振幅合成の線形性が最良となるような利得制御信号V(VGA)を出力する。これは、換言すれば、高周波電力増幅器107での位相振幅合成時の歪み補償を、可変利得増幅器109での増幅処理でも相補的に補っていることに相当する。
The
実際上、プリディストーション部108は、指定された平均出力電力制御信号S20に応じた利得制御信号V(VGA)が格納されたルックアップテーブルを有し、このルックアップテーブルを使って利得制御信号V(VGA)を形成する。図3の中のPinは、上記利得制御信号V(VGA)に応じて利得制御された可変利得増幅器109の出力電力を示している。また図中のVccは、振幅制御信号S22で示される、高周波電力増幅器107に供給すべき電源電圧値を示している。プリディストーション部108からの出力により可変利得増幅器109の利得が設定される、すなわち、プリディストーション部108は、図3に示された各Pinに応じた複数の曲線のうち、所望の出力電力に対して歪みが最も少なくなるような最適な曲線を選択し、高周波電力増幅器107ではその指定された曲線で示される出力電力−Vcc特性に応じて位相振幅合成が成されることとなる。これにより、プリディストーション部108は高周波電力増幅器107での位相振幅合成時の歪みを補助的に抑制する。
In practice, the
プリディストーション部103は、高周波電力増幅器107で位相振幅合成を行うモードの場合には、高周波電力増幅器107による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償すると共に、可変利得増幅器109で位相振幅合成を行うモード(後述のステップST5に対応)の場合には、可変利得増幅器109による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償するようになっている。つまり、プリディストーション部103は、2種類のプリディストーションモードをもっており、ステップST4では、高周波電力増幅器107で位相振幅合成されたときの歪みを補償するプリディストーションモードを選択して、位相成分信号S12に対して高周波電力増幅器107での位相振幅合成時の歪みを加味した補償を行って補償後の位相成分信号V(ph)を出力する。
In the mode in which the high-
次にステップST5での各プリディストーション部103、105、108の処理について説明する。
Next, processing of each
この場合、位相振幅合成は可変利得増幅器109で行い、プリディストーション部108は、振幅制御信号S22に対して、可変利得増幅器109の歪み特性に対して逆特性の歪みを与える、いわば本来の可変利得増幅器109についてのプリディストーション処理を施して利得制御信号V(VGA)を出力する。
In this case, the phase / amplitude synthesis is performed by the
また、プリディストーション部105は、高周波電力増幅器107用の電源として、高周波電力増幅器107をエンベロープフォロー動作させるための電源電圧を出力する。これにより、高周波電力増幅器107のバックオフが一定に保たれ、この結果、高周波電力増幅器107の電力効率を最大限に高めることができる。
The
プリディストーション部103は、可変利得増幅器109で位相振幅合成されたときの歪みを補償するプリディストーションモードを選択して、位相成分信号S12に対して可変利得増幅器109での位相振幅合成時の歪みを加味した補償を行って補償後の位相成分信号V(ph)を出力する。
The
このようにポーラ変調送信装置100においては、可変利得増幅器109又は高周波電力増幅器107のいずれか一方で位相振幅合成を行っている場合、位相振幅合成を行っていない他方のパスでも相補的に歪み補償又は電源電圧制御を行うようにしているので、歪み補償精度及び電力効率を向上させることができる。
As described above, in the polar modulation transmission apparatus 100, when phase amplitude synthesis is performed by either the
例えば、可変利得増幅器109で位相振幅合成を行っている場合、高周波電力増幅器107を線形増幅器として用いても、高周波電力増幅器107に起因するある程度の歪みが発生するが、この歪みはプリディストーション部105でプリディストーション処理を行っているので抑制できる。加えて、プリディストーション部105でエンベロープフォローを行うので、電力効率をも向上させることができる。
For example, when phase amplitude synthesis is performed by the
一方、高周波電力増幅器107で位相振幅合成を行っている場合、可変利得増幅器109用のプリディストーション部108によって、可変利得増幅器から高周波電力増幅器107での線形性が保たれるような出力が得られるような利得調整が行われるので、高周波電力増幅器107で非常に歪みの少ない位相振幅合成信号V(RF,PA)を得ることができるようになる。
On the other hand, when phase / amplitude synthesis is performed by the high-
図4に、ポーラ変調送信装置100の各部の出力波形を示す。時点t1から時点t2の間の期間が、可変利得増幅器109によって位相振幅合成を行う期間であり、その他の期間は、高周波電力増幅器107によって位相振幅合成を行う期間である。
FIG. 4 shows an output waveform of each part of the polar modulation transmission apparatus 100. A period between the time point t1 and the time point t2 is a period in which the phase amplitude synthesis is performed by the
本実施の形態によれば、高周波電力増幅器107の前段側に可変利得増幅器109を設け、モードに応じて位相振幅合成を高周波電力増幅器107で行うか又は可変利得増幅器109で行うかを選択するようにしたので、高周波電力増幅器107における電力効率を高く保ちつつ、位相振幅合成信号のダイナミックレンジを広くすることができ送信出力電力の制御範囲を広くすることができる。
According to the present embodiment, the
加えて、プリディストーション部105、108を設け、各プリディストーション部105、108が高周波利得増幅器107又は可変利得増幅器109のどちらで位相振幅合成を行うモードかに応じてプリディストーション処理の内容を切り換え、各モードで相補的に位相振幅合成信号の歪みを補償する電源電圧V(PA)及び利得制御信号V(VGA)を形成するようにしたことにより、単純に対象回路のみのプリディストーションを行う場合と比較して、最終的に形成される送信出力信号V(RF,PA)の歪みを一段と抑制することができるようになる。
In addition,
さらに、位相成分信号S12から高周波位相変調信号S13を形成する位相変調部104の前段に、位相成分信号S12を補償して供給するプリディストーション部103を設け、高周波電力増幅器107で位相振幅合成を行うモードの場合には、プリディストーション部103によって高周波電力増幅器107による位相振幅合成で生じる歪みを補償すると共に、可変利得増幅器109で位相振幅合成を行うモードの場合には、可変利得増幅器109による位相振幅合成で生じる歪みを補償するようにしたことにより、一段と歪みの少ない送信出力信号V(RF,PA)を得ることができるようになる。
Further, a
(実施の形態2)
図1との対応部分に同一符号を付して示す図5に、本実施の形態のポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置200は、高周波電力増幅器107の出力を測定する出力測定部204と、可変利得増幅器109の出力を測定する出力測定部205を有することと、プリディストーション部201、202、203の構成が異なることを除いて、図1のポーラ変調送信装置100と同様の構成でなる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 in which the same reference numerals are assigned to the parts corresponding to those in FIG. 1 shows the configuration of the polar modulation transmission apparatus of the present embodiment. The polar modulation transmission apparatus 200 includes an
各プリディストーション部201、202、203には、それぞれ出力測定部204、205により測定された位相振幅合成信号V(RF,PA)、可変利得増幅器出力V(RF,VGA)の検波出力の測定値が入力される。各プリディストーション部201、202、203は、実施の形態1で説明したプリディストーション処理に加えて、この測定値に含まれる歪みが抑制されるような適応的なプリディストーション処理を行う。これにより、各回路の温度変化や経時変化により歪み特性が変化した場合でも、プリディストーション部201、202、203によってこの歪みを抑制することができるようになる。
Each
ところで、まず、本実施の形態では、振幅成分信号のプリディストーション手段として各プリディストーション部201、202を備えているために、振幅成分信号の歪み補償をプリディストーション部201と202とで分担して適応的(相補的)な歪み補償を行うことができる。
By the way, in the present embodiment, since the
例えば、高周波電力増幅器107で位相振幅合成をかけるモードの場合、プリディストーション部201しか存在しない場合は、利得制御信号V(VGA)の値は適応的に変化させることができないので、例えば温度変化や経時変化により図3の出力電力−Vcc特性が変化した場合でもその変化に伴う出力の歪みを補償することはできない。しかし、本実施の形態ではプリディストーション部202も存在するので、図3におけるPinの選択をも適応的に行えることになり、これら2つのプリディストーション手段を適切に組み合わせてそれぞれのプリディストーション手段への分担を最適に配分し、全体として最適な適応性のあるプリディストーションを行うことができる。
For example, in the mode in which the high-
また、本実施の形態では、高周波電力増幅器107の出力測定部204のみならず、可変利得増幅器109の出力を測定する出力測定部205を有しており、一般的には異なると考えられる高周波電力増幅器107及び可変利得増幅器109のそれぞれの温度変化や経年変化に対して最適化されたプリディストーション処理を行うことができる。
Further, in the present embodiment, not only the
次に図6を用いて、本実施の形態のポーラ変調送信装置200によるプリディストーション処理について詳述する。ここでステップST10からステップST15までの処理は、図2で説明したステップST0からステップST5までの処理と同様なので、説明を省略する。 Next, the predistortion processing by the polar modulation transmission apparatus 200 of the present embodiment will be described in detail using FIG. Here, the processing from step ST10 to step ST15 is the same as the processing from step ST0 to step ST5 described in FIG.
ステップST16では、出力測定部204、205からの測定値に基づいて、各プリディストーション部201、202、203のテーブルデータを更新するか否か判断する。具体的には、測定値の歪みがある規定値以上のものであった場合にはテーブルデータを更新すると判断し、ステップST17に移り、歪みがある規定値以下のものであった場合にはステップST11に戻る。
In step ST16, it is determined whether or not to update the table data of each
ステップST17では、各プリディストーション部201、202、203が出力測定部204、205からの測定値を参照しながら、歪みが最も小さい値に収束するようにプリディストーションの特性を変えていく。そしてステップST18で最も歪みが小さくなったときのデータにテーブルデータを更新して、ステップST11に戻る。因みに、ステップST16からステップST18までの処理は、各プリディストーション部201、202、203で行ってもよいが、出力測定部204、205の測定値を別の制御部(図示せず)に取り込み、制御部によって行うようにしてもよい。
In step ST17, each
かくして本実施の形態によれば、実施の形態1の構成に加えて、高周波電力増幅器107、可変利得増幅器109の出力で実測される歪みに応じて、各プリディストーション部201、202、203でのプリディストーション処理を更新するようにしたことにより、実施の形態1の効果に加えて、温度変化や経年変化があった場合でも歪みを抑制することができるようになる。
Thus, according to the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, the
なおこの実施の形態では、高周波電力増幅器107、可変利得増幅器109の出力に基づいて温度変化による歪みを抑制する場合について述べたが、これに限らず、例えば予めプリディストーション部201、202、203に温度に対応したテーブルを設けておき、温度センサにより検出した温度に応じたテーブルを選択してプリディストーション処理を行うようにしてもよい。
In this embodiment, the case where distortion due to temperature change is suppressed based on the outputs of the high-
(実施の形態3)
図1との対応部分に同一符号を付して示す図7に、本実施の形態のポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置300は、遅延調整部301、302を有することを除いて、図1のポーラ変調送信装置100と同様の構成でなる。
(Embodiment 3)
FIG. 7 in which the same reference numerals are assigned to the parts corresponding to those in FIG. 1 shows the configuration of the polar modulation transmission apparatus of the present embodiment. The polar modulation transmission apparatus 300 has the same configuration as the polar modulation transmission apparatus 100 of FIG. 1 except that it includes
このように遅延調整部301、302を設けたことにより、高周波電力増幅器107又は可変利得増幅器109において、高周波位相変調信号S13と振幅制御信号S22が位相振幅合成される際の同期をとることができるので、歪みが抑制されるのに加えて、合成時の同期ずれのない一段と良好な位相振幅合成信号を得ることができるようになる。
By providing the
すなわち、もともとポーラ変調送信装置では、位相変調部104や乗算器102での処理遅延を吸収しないと位相振幅合成時に同期ずれが生じて信号品質(例えばEVM(エラーベクトルマグニチュード))が劣化するが、本実施の形態では、これを考慮して、遅延調整部301、302を設けることにより、振幅成分信号の経路と位相成分信号の経路の位相振幅合成までの伝達時間の差をなくすようになっている。
In other words, in the polar modulation transmission apparatus, if the processing delay in the
かくして本実施の形態によれば、実施の形態1の構成に加えて、遅延調整部301、302を設けたことにより、実施の形態1の効果に加えて、プリディストーション部105、108、103等での遅延差を吸収できるので、これにより生じる位相振幅合成時の歪みをも抑制することができ、一段と品質の良い位相振幅合成信号を得ることができるようになる。
Thus, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the
なお遅延調整部を設ける位置は、図7に示した位置に限らず、要は振幅成分信号S11と振幅制御信号S22との合成時の同期をとれるような位置であればどの位置でもよく、図7のように両経路でなく片方の経路にのみ設けるようにしてもよい。 The position where the delay adjusting unit is provided is not limited to the position shown in FIG. 7, but may be any position as long as the position can be synchronized when combining the amplitude component signal S11 and the amplitude control signal S22. As shown in FIG. 7, it may be provided only on one path instead of both paths.
(実施の形態4)
図1との対応部分に同一符号を付して示す図8に、本実施の形態のポーラ変調送信装置の構成を示す。ポーラ変調送信装置400は、各プリディストーション部401、402、403に変調方式・バンド切換信号S40を入力する。各プリディストーション部401、402、403は、実施の形態1で説明したプリディストーション処理に加えて、変調方式やバンド(送信信号帯域)毎のテーブルを有しており、変調方式・バンド切換信号S40に応じたテーブルを選択してプリディストーション処理を行うようになっている。
(Embodiment 4)
FIG. 8, in which the same reference numerals are assigned to the parts corresponding to those in FIG. 1, shows the configuration of the polar modulation transmission apparatus of this embodiment. Polar modulation transmission apparatus 400 inputs modulation scheme / band switching signal S40 to each
これにより、変調方式や送信信号帯域に適したプリディストーション処理を行うことができるようになるので、変調方式や送信信号の帯域が切り換えられた場合でも、良好な歪み補償を行うことができるようになる。 This makes it possible to perform predistortion processing suitable for the modulation scheme and transmission signal band, so that even when the modulation scheme and transmission signal band are switched, good distortion compensation can be performed. Become.
因みに、変調方式とはベースバンド信号S10の変調方式を示し、具体的にはBPSK(Binary Phase Shift Keying)やQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等のことを示す。これらの変調は、振幅位相分離部101よりも前段側に設けられた変調回路で行われる。また送信信号帯域(バンド)は、位相変調部104で用いられるキャリア周波数によって決まる。
Incidentally, the modulation scheme indicates the modulation scheme of the baseband signal S10, and specifically indicates BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation), and the like. These modulations are performed by a modulation circuit provided on the upstream side of the amplitude /
かくして本実施の形態によれば、実施の形態1の構成に加えて、変調方式やバンドに応じてプリディストーション処理を変更するようにしたことにより、実施の形態1の効果に加えて、例えば適応変調方式を行う機器や送信周波数帯域を切り換えるような機器に搭載された場合にでもそれぞれの変調方式やバンドに対応して歪みを抑制できるようになる。 Thus, according to the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, the predistortion process is changed in accordance with the modulation method and the band, so that, for example, the adaptation is applied in addition to the effect of the first embodiment. Even when the device is mounted on a device that performs a modulation method or a device that switches a transmission frequency band, distortion can be suppressed corresponding to each modulation method and band.
なお上述した実施の形態1〜4では、プリディストーション部がCPU(Central Processing Unit)とルックアップテーブルにより構成され、ルックアップテーブルに基づいてプリディストーション処理を行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばアナログ回路やディジタル回路により構成するようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments described above, the case where the predistortion unit is configured by a CPU (Central Processing Unit) and a lookup table and the predistortion process is performed based on the lookup table has been described. For example, an analog circuit or a digital circuit may be used.
また上述した実施の形態では、プリディストーション部105がエンベロープフォローする場合について述べたが、上述したエンベロープフォローとはエンベロープトラッキングも含むものとする。
In the above-described embodiment, the case where the
本発明は、例えば携帯情報端末や無線基地局等の無線通信装置に適用して好適なものである。 The present invention is suitable for application to a wireless communication apparatus such as a portable information terminal or a wireless base station.
100、200、300、400 ポーラ変調送信装置
101 振幅位相分離部
102 乗算器
103、105、108、201、202、203、401、402、403 プリディストーション部
104 位相変調部
107 高周波電力増幅器
109 可変利得増幅器
204、205 出力測定部
301、302 遅延調整部
S10 ベースバンド信号
S11 振幅成分信号
S12 位相成分信号
S13 高周波位相変調信号
S20 平均出力電力制御信号
S21 動作モード切換信号
S22 振幅制御信号
V(PA) 電源電圧
V(VGA)利得制御信号
V(RF,VGA) 可変利得増幅器出力
V(RF,PA) 位相振幅合成信号
100, 200, 300, 400 Polar
V (RF, VGA) Variable gain amplifier output V (RF, PA) Phase amplitude composite signal
Claims (11)
前記高周波電力増幅器の前段側に設けられ、前記高周波位相変調信号を増幅する可変利得増幅器と、
前記高周波電力増幅器に供給される電源電圧を補償する第1のプリディストーション部と、
前記可変利得増幅器に供給される利得制御信号を補償する第2のプリディストーション部と、
を具備すると共に、前記高周波電力増幅器によって前記高周波位相変調信号と振幅成分信号とを位相振幅合成する第1のモードと、前記可変利得増幅器によって前記高周波位相変調信号と前記振幅成分信号を位相振幅合成する第2のモードを有し、
前記第1及び第2のプリディストーション部は、前記各モードで相補的に前記位相振幅合成信号の歪みを補償する前記電源電圧及び前記利得制御信号を形成する
ことを特徴とするポーラ変調送信装置。 A high frequency power amplifier for amplifying the high frequency phase modulation signal;
A variable gain amplifier provided on the front side of the high frequency power amplifier for amplifying the high frequency phase modulation signal;
A first predistortion unit for compensating a power supply voltage supplied to the high-frequency power amplifier;
A second predistortion unit for compensating a gain control signal supplied to the variable gain amplifier;
A first mode in which the high frequency phase modulation signal and the amplitude component signal are combined by the high frequency power amplifier, and a phase amplitude combination of the high frequency phase modulation signal and the amplitude component signal by the variable gain amplifier. Has a second mode to
The polar modulation transmission apparatus, wherein the first and second predistortion units form the power supply voltage and the gain control signal that complementarily compensate for distortion of the phase amplitude composite signal in each mode.
前記第1のプリディストーション部は、前記高周波電力増幅器の歪み特性を加味して前記振幅成分信号を補償して前記高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に、前記第2のプリディストーション部は、前記高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性を加味して前記利得制御信号を供給する
ことを特徴とする請求項1に記載のポーラ変調送信装置。 During the first mode,
The first predistortion unit compensates the amplitude component signal in consideration of distortion characteristics of the high frequency power amplifier to form a power supply voltage to be supplied to the high frequency power amplifier, and the second predistortion unit The polar modulation transmission apparatus according to claim 1, wherein the gain control signal is supplied in consideration of linearity of phase / amplitude synthesis in the high-frequency power amplifier.
前記第1のプリディストーション部は、前記振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を供給すると共に、前記第2のプリディストーション部は、前記可変利得増幅器の歪み特性を加味して前記振幅成分信号を補償して前記可変利得増幅器に供給する利得制御信号を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載のポーラ変調送信装置。 During the second mode,
The first predistortion unit supplies a power supply voltage obtained by envelope-following the amplitude component signal, and the second predistortion unit compensates for the amplitude component signal in consideration of distortion characteristics of the variable gain amplifier. The polar modulation transmission apparatus according to claim 1, wherein a gain control signal supplied to the variable gain amplifier is formed.
前記第3のプリディストーション部は、前記第1のモード時には、前記高周波電力増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償すると共に、前記第2のモード時には、前記可変利得増幅器による位相振幅合成で生じる歪み特性を補償する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。 A third predistortion unit that compensates and supplies the phase component signal to the phase modulation unit that forms the high-frequency phase modulation signal from the phase component signal;
The third predistortion unit compensates for distortion characteristics generated by phase amplitude synthesis by the high-frequency power amplifier in the first mode, and occurs by phase amplitude synthesis by the variable gain amplifier in the second mode. The polar modulation transmission apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein distortion characteristics are compensated.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。 The compensation process of the first and / or second predistortion unit is adjusted based on the output of the high-frequency power amplifier and / or the output of the variable gain amplifier. The polar modulation transmission device according to 1.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。 The delay adjustment part which performs the synchronous adjustment at the time of the said phase amplitude synthesis | combination by delaying the said amplitude component signal and / or the said phase component signal is provided. The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Polar modulation transmitter.
ことを特徴とする請求項4に記載のポーラ変調送信装置。 5. The polar according to claim 4, wherein compensation processing of the first, second, and / or third predistortion unit is adjusted based on an output of the high-frequency power amplifier and / or an output of the variable gain amplifier. Modulation transmitter.
ことを特徴とする請求項4に記載のポーラ変調送信装置。 The polar modulation transmission apparatus according to claim 4, further comprising a delay adjustment unit that performs synchronization adjustment at the time of the phase amplitude synthesis by delaying the amplitude component signal and / or the phase component signal.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のポーラ変調送信装置。 The polar modulation transmission apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first and / or second predistortion units perform different compensation processes depending on a modulation scheme or a transmission frequency band.
ことを特徴とする請求項4に記載のポーラ変調送信装置。 The polar modulation transmission apparatus according to claim 4, wherein the first, second, and / or third predistortion units perform different compensation processes according to a modulation scheme or a transmission frequency band.
前記第1のモード時には、前記高周波電力増幅器の歪み特性を加味して振幅成分信号を補償して前記高周波電力増幅器に供給する電源電圧を形成すると共に、前記高周波電力増幅器での位相振幅合成の線形性が保たれるような利得制御信号を前記可変利得増幅器に供給するステップと、
前記第2のモード時には、前記振幅成分信号をエンベロープフォローした電源電圧を前記高周波電力増幅器に供給すると共に、前記可変利得増幅器の歪み特性を加味して前記振幅成分信号を補償して形成した利得制御信号を前記可変利得増幅器に供給するステップと
を含むことを特徴とするポーラ変調方法。 In the first mode, the high frequency power amplifier synthesizes the phase amplitude of the high frequency phase modulation signal and the amplitude component signal, and in the second mode, the high frequency power amplifier provides the high frequency by the variable gain amplifier provided on the front side of the high frequency power amplifier. A phase amplitude synthesis step of phase amplitude synthesis of the phase modulation signal and the amplitude component signal;
In the first mode, a power supply voltage supplied to the high-frequency power amplifier is formed by compensating for the amplitude component signal in consideration of the distortion characteristics of the high-frequency power amplifier, and the linearity of phase amplitude synthesis in the high-frequency power amplifier. Providing a gain control signal to the variable gain amplifier so that the characteristics are maintained;
In the second mode, a power supply voltage obtained by envelope-following the amplitude component signal is supplied to the high frequency power amplifier, and gain control formed by compensating the amplitude component signal in consideration of distortion characteristics of the variable gain amplifier Providing a signal to the variable gain amplifier.
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