JP2005287011A - ポーラ変調送信装置及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振幅信号と位相信号の同期調整を簡易な構成で高精度かつ自動的に行うことのできるポーラ変調送信装置を提供すること。
【解決手段】 ポーラ信号発生回路１０１から同期調整用の振幅信号と位相信号をこれら各信号の伝送ラインに送出し、各信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路であるローパスフィルタ１０４、１３２から出力された同期調整用の振幅信号と位相信号を遅延差検出回路１０９に取り込み、同期調整制御回路１１０によって遅延差検出結果に基づき各信号の遅延差がなくなる同期調整値を求め、同期調整回路１０２で同期調整値に応じた遅延を各信号に与えるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポーラ変調を用いた無線送信装置及び無線通信装置に関する。

図２２にポーラ変調送信機の第１の従来例を示す。ポーラ変調送信機は、ポーラ信号発生回路１２０１、振幅コントロール回路１２０２、位相変調信号発生回路１２０３、及び非線形パワーアンプ１２０４を備えている。このようなポーラ変調送信機では、ポーラ信号発生回路１２０１で入力信号から送信変調波の振幅と位相に対応する信号を生成し、これをもとにして、振幅コントロール回路１２０２及び位相変調信号発生回路１２０３でそれぞれ振幅信号と位相変調信号とを生成する。非線形パワーアンプ１２０４では、これを非線形な飽和モードで動作させつつ位相変調信号を入力し、電源電圧を振幅信号に応じて変化させることによって振幅変調をかける。このように、非線形パワーアンプ１２０４を非線形な飽和モードで動作させることにより、線形パワーアンプを用いた場合よりも消費電流を少なくすることができるので、電池駆動の送信機では電池寿命を延長することができる（例えば、特許文献１参照）。

図２３はポーラ変調送信機の第２の従来例を示す図である。このポーラ変調送信機は、ポーラ信号発生回路１３０１、タイミング調整回路１３０２、振幅コントロール回路１３０５、位相変調信号発生回路１３０６、及びパワーアンプ１３０７を備えていることに加えて、さらに振幅信号検出回路１３０８、位相信号検出回路１３０９、及びＰＡキャリブレーションテーブル１３１０を備えている。このキャリブレーションテーブル１３１０を用いて、振幅コントロール回路１３０５及び位相変調信号発生回路１３０６に補正をかけることにより、パワーアンプ１３０７の振幅−振幅歪（ＡＭ−ＡＭ歪）と振幅−位相歪（ＡＭ−ＰＭ歪）とを補正することができる。さらに、タイミング調整回路１３０２で振幅信号と位相信号のタイミングを調整することにより、振幅信号と位相信号の各経路における遅延差を補正して、遅延差による送信品質の劣化を抑制することができる（例えば、特許文献２参照）。例えばＷ−ＣＤＭＡ規格では、送信品質はＡＣＬＲ（Adjacent Channel Leakage power Ratio: 隣接チャネル漏洩電力比）及びＥＶＭ（Error Vector Magnitude: エラーベクトル振幅（変調精度））で表される。

図２４はポーラ変調送信機の第３の従来例を示す図である。このポーラ変調送信機は、変調器部１４１０に遅延回路１４１２、１４１３が付加されている。これらの遅延回路１４１２、１４１３を利用してドレイン電圧（振幅）と変調波信号（位相）のタイミングを調整して、振幅信号と位相信号の各経路における遅延差を補正することにより、振幅信号と位相信号の遅延差によるＡＣＬＲ及びＥＶＭの劣化を抑制することができる（例えば、特許文献３参照）。

図２５はポーラ変調送信機の第４の従来例を示す図である。このポーラ変調送信機は、ＲＦ出力信号の位相を検出する位相検出手段１５０２、１５０３と、ＲＦ出力信号の振幅エンベロープを検出する振幅検出手段１５０１と、ＲＦ出力信号の位相と振幅との間の同期を検出する同期検出手段１５１２と、検出された同期に基づいて遅延手段１５１５を制御する同期制御手段１５１３とを有する。これらの手段を用いて、振幅信号と位相信号のタイミングを調整して、振幅信号と位相信号の各経路における遅延差を補正することにより、振幅信号と位相信号の遅延差によるＡＣＬＲ及びＥＶＭの劣化を抑制することができる（例えば、特許文献４参照）。
米国特許第６，３７７，７８４Ｂ２号明細書 米国特許第６，３６６，１７７Ｂ１号明細書 特公平６−５４８７７号公報（第６図） 特表２００２−５３０９９２号公報（図２）

しかしながら、図２２に示す第１の従来例は、タイミング調整手段がないので、振幅信号と位相信号の各経路における遅延差を補正することができず、遅延差による送信品質の劣化を抑制することができなかった。

また、図２３に示す第２の従来例、及び図２４に示す第３の従来例のポーラ変調送信機は、振幅信号と位相信号の同期を自動的にとる同期回路がないので、同期の調整はマニュアルで行う以外に方法がなかった。また、製品の出荷後に一般消費者が使用に際して同期を調整することは困難であった。

さらに、図２５に示す第４の従来例のポーラ変調送信機は、乗算器又はパワーアンプのＲＦ出力信号から振幅エンベロープと位相を検出する構成になっている。しかし、このような構成で振幅信号と位相信号の同期を検出するためには、ＲＦ帯域の信号をベースバンド帯域に何らかの手段で復調する必要があり、ローパスフィルタ等の無視できない大きさの遅延を有する回路を使用することになる。その結果、検出時の遅延がばらついて、遅延差検出の精度が低下することがあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、振幅信号と位相信号の同期調整を簡易な構成で高精度かつ自動的に行うことのできるポーラ変調送信装置及び無線通信装置を提供することを目的とする。

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の一つの態様は、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を発生するポーラ信号発生回路と、位相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を形成する高周波位相変調信号形成回路と、高周波位相変調信号の振幅を振幅信号に応じて可変することにより振幅信号と位相信号を合成する合成回路と、位相信号と振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する回路からの出力に基づいて同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号との遅延差を検出する遅延差検出回路と、検出された遅延差に基づいて振幅信号と位相信号とを遅延調整することにより高周波位相信号と振幅信号の合成時の同期調整を行う同期調整回路とを具備する構成を採る。

この構成によれば、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を各信号の伝送ラインに送出し、これらの信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する回路の出力から取り込んで、同期調整を行うので、復調回路が不要となり、簡易な構成により同期調整処理を行うことができる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、遅延差検出回路は、位相信号と振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路からの出力に基づいて、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号との遅延差を検出する構成を採る。

この構成によれば、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号とをベースバンド信号の状態で取り込んで各信号間の遅延差検出を行うので、復調回路が不要となり、簡易な構成により同期調整処理を行うことができるのに加えて、位相信号と振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路からの出力に基づいて遅延差を検出するので、振幅信号と位相信号が合成されるときの各信号の同期ずれを実質的に防止することができるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、ポーラ信号発生回路が、同期調整要求があった場合には同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を発生する一方、同期調整要求がない場合には、入力送信ベースバンド変調信号から、その振幅成分からなる振幅信号と位相成分からなる位相信号を発生する構成を採る。

この構成によれば、実際のポーラ変調信号の発生源と、同期調整用の信号の発生源を、同一（ポーラ信号発生回路）にできるので、同期調整用信号で同期調整を行えば、実際のポーラ変調信号の合成時の同期ずれを確実に防止できるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、位相信号と振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路が、ローパスフィルタである構成を採る。

この構成によれば、振幅信号及び位相信号の各伝送ラインでの主要な遅延発生源であるローパスフィルタで発生する各信号間の遅延差が解消されるので、振幅信号と位相信号が合成されるときの各信号の同期ずれを実質的に防止することができる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、遅延差検出回路が、位相信号と振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する回路から出力された同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を入力するリミッタ回路と、リミッタ回路により振幅制限された同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を比較することにより遅延差を検出する比較回路とを具備する構成を採る。

この構成によれば、比較回路に入力される位相信号と振幅信号の大きさを入力によらず一定にできるので、比較回路での検出精度が上がり、この結果同期調整精度が向上する。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、ポーラ信号発生回路で発生する同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号は、互いに逆相又は互いに同相の信号である構成を採る。

この構成によれば、遅延差検出回路の構成を簡単化できる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、ポーラ信号発生回路で発生する同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号は、周期的な信号で、かつ互いの周期が同じで、かつその周期が時間と共に徐々にまたは段階的に短くなる信号である構成を採る。

この構成によれば、最初は粗調整から始まり徐々にまたは段階的に微調整を行うことができるようになるので、結果として、遅延差検出及び同期調整を、短時間及び高精度に行うことができるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、位相信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路出力から合成回路の出力までの遅延量と振幅信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路出力から合成回路の出力までの遅延量との差を遅延補正量として、遅延差検出回路によって検出された遅延差を補正して同期調整回路での遅延調整量を補正する遅延補正制御回路を、さらに具備する構成を採る。

この構成によれば、ベースバンドの状態で処理する最終段の回路から合成回路までの間に、例えば無線周波数で各信号を処理する別の回路が配置されている場合でも、この別の回路による遅延差を予め遅延補正量として保持しておくことで、復調回路を設けることなく、この別の回路の遅延差をも加味した同期調整を行うことができるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、位相信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路は、ＰＬＬ回路のローパスフィルタであり、ＰＬＬ回路の後段に設けられた電圧制御発振器で生じる遅延量を遅延補正量として、遅延差検出回路によって検出された遅延差を補正して同期調整回路での遅延調整量を補正する遅延補正制御回路を、さらに具備する構成を採る。

この構成によれば、電圧制御発振器で生じる遅延差を予め遅延補正量として保持しておくだけで、復調回路を設けることなく、電圧制御発振器で生じる遅延差をも加味した同期調整を行うことができるようになる。

本発明の無線通信装置は、前記いずれかのポーラ変調送信装置を用いた構成を採る。

この構成によれば、位相信号と振幅信号との同期ずれが抑制されたポーラ変調信号を形成できるので、高品質の送信を送信できる無線通信装置を実現できる。例えば無線通信装置が携帯電話機の場合には、高品質の音声信号や誤り率特性の向上したデータを送信できるようになる。

本発明のポーラ変調送信装置の同期方法は、ポーラ変調送信装置の振幅信号伝送ラインと位相信号伝送ラインにそれぞれ、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を伝送させ、伝送された同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号それぞれを、ベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路から取り込み、取り込んだ同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号との遅延差を検出し、検出した遅延差に基づいて振幅信号と位相信号を遅延調整することにより位相信号と振幅信号の合成時の同期調整を行うようにする。

この方法によれば、振幅信号と位相信号が合成されるときの各信号間の同期ずれを、簡易な構成で実質的に防止することができる。

このように本発明によれば、振幅信号と位相信号の同期調整を簡易な構成で高精度かつ自動的に行うことのできるポーラ変調送信装置及び無線通信装置を実現できる。

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。

図１に、本発明の実施の形態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、例えば携帯端末やその基地局装置等の無線通信装置に搭載されている。

ポーラ変調送信装置１００は、ベースバンド変調信号をポーラ信号発生回路１０１に入力する。ポーラ信号発生回路１０１は、ベースバンド変調信号を、その振幅成分からなる振幅信号と位相成分からなる位相信号に分離する。またポーラ信号発生回路１０１は、同期調整要求信号を入力し、この同期調整要求信号が同期調整を要求しているものである場合には、同期調整用の振幅信号と位相信号を発生するようになっている。つまり、同期調整が要求されていない場合には、ベースバンド変調信号に基づく振幅信号と位相信号を出力する一方、同期調整が要求された場合には、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を出力するようになっている。

このように、ポーラ変調送信装置１００においては、実際のポーラ変調信号の発生源と、同期調整用の信号の発生源を、同一としているので、同期調整用信号で同期調整を行えば、実際のポーラ変調信号の同期ずれを防止できるようになされている。

同期調整回路１０２は、各入力信号を遅延する遅延回路を有し、同期調整制御回路１１０から入力される同期調整値に基づいて、振幅信号及び又は位相信号を遅延させることにより、振幅信号と位相信号の同期調整を行う。

図２に同期調整回路１０２の構成を示す。同期調整回路１０２は、可変遅延回路２０１、２０２を有する。同期調整回路１０２は、コントロール回路２０３に同期調整制御回路１１０からの同期調整値を入力する。コントロール回路２０３は、同期調整値に応じた遅延コントロール信号を各可変遅延回路２０１、２０２に送出する。可変遅延回路２０１、２０２は遅延コントロール信号によって指示された遅延量だけ入力信号を遅延させて出力する。これにより、同期調整回路１０２は、振幅信号入力と位相信号入力に対してそれぞれ、同期調整値に応じた遅延を与えて出力する。なお、図２では可変遅延回路を２つ使用する構成を示したが、どちらかひとつの可変遅延回路だけを使用する構成も可能である。

同期調整回路１０２から出力された振幅信号は振幅制御回路１０３に入力される。振幅制御回路１０３は、例えば送信電力制御信号等に基づいて振幅信号を増幅し、増幅後の振幅信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０４を介して合成回路としてのミキサ１０７に送出する。

一方、同期調整回路１０２から出力された位相信号は、位相信号を高周波位相変調信号に周波数変調するためのＰＬＬ回路１３０に入力される。ＰＬＬ回路１３０に入力された位相信号は、分周比生成部１３５でキャリア周波数データと合成され、ディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１３６を介して分周器１３４に与えられる。これにより、電圧制御発振器１３３からは、位相信号によってキャリア周波数が変調されてなる高周波位相変調信号が得られ、これが合成回路としてのミキサ１０７に送出される。

ミキサ１０７では、高周波位相変調信号と振幅信号の乗算が行われる。具体的には、定包絡線信号である高周波位相変調信号の包絡線振幅に、振幅信号に基づく瞬時変動を付与することにより送信信号を形成する。これは換言すれば、振幅信号と位相信号を合成することに相当する。送信信号はアンテナ１０８を介して送信される。

かかる構成に加えて、ポーラ変調送信装置１００は、遅延差検出回路１０９を有する。遅延差検出回路１０９には、位相信号と合成される直前の振幅信号が入力されると共に、高周波に変換される直前の位相信号が入力される。換言すれば、遅延差検出回路１０９には、各信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路からの信号が入力される。図１の場合には、振幅信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路がローパスフィルタ１０４なのでローパスフィルタ１０４から出力された振幅信号が入力され、位相信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路がローパスフィルタ１３２なのでローパスフィルタから出力された位相信号が入力される。

遅延差検出回路１０９は、位相信号をボルテージフォロア１１１Ａ及びリミッタ１１２Ａを介して比較器１１３に入力すると共に、振幅信号をボルテージフォロア１１１Ｂ及びリミッタ１１２Ｂを介して比較器１１３に入力する。このようにリミッタ１１２Ａ、１１２Ｂを設けたことにより、比較器１１３に入力される位相信号と振幅信号の大きさを入力によらず一定にできるので、比較器１１３の検出精度を上げることができる。但し、リミッタ１１２Ａ、１１２Ｂは必ず必要なわけではない。またボルテージフォロア１１１Ａ、１１１Ｂを設けたことにより、遅延差検出回路１０９の入力インピーダンスを高くすることができ、同期調整終了後に遅延差検出回路１０９の電源を切っても実際のポーラ変調信号の同期ずれを防止することができる。その結果消費電流を少なくすることができ、電池駆動の送信機では電池寿命を延長することができる。但し、ボルテージフォロア１１１Ａ、１１１Ｂは必ず必要なわけではない。

比較器１１３は、振幅信号と位相信号を比較する。比較結果は、アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１１４を介して遅延差検出値として同期調整制御回路１１０に送出される。図３に、比較器１１３の構成例を示す。ここで比較器１１３の構成は、ポーラ信号発生回路１０１で発生させる同期調整用の振幅信号と位相信号としてどのような信号を用いるかによって異なるが、この実施の形態では、図４に示すように、同期調整用信号として互いに同相の正弦波を用いる場合を例に取る。

この場合、比較器１１３は、図３に示すように、ＸＯＲ回路３０１とローパスフィルタ３０２によって構成すればよい。このような構成を用いると、比較器１１３のローパスフィルタ３０２からは、振幅信号と位相信号の２つの信号間の位相が同相のときに遅延差検出値として最小値「０」が出力され（図５）、２つの信号間の位相が逆相のときに遅延差検出値として最大値「１」が出力される（図６）。図７に、各信号間の遅延差とローパスフィルタ出力との関係を示す。

遅延差検出回路１０９によって検出された遅延差検出値は、同期調整制御回路１１０に送出される。同期調整制御回路１１０は、遅延差検出値に基づいて遅延差を小さくするように同期調整値を変更し、これを同期調整回路１０２に送出する。図８に、同期調整値と遅延差検出値との関係を示す。

図９に、同期調整制御回路１１０による同期調整値の算出手順を示す。同期調整制御回路１１０は、同期調整が要求されてステップＳＴ０で処理を開始すると、ステップＳＴ１で内部メモリから同期調整値を設定し、ステップＳＴ２で同期調整値を同期調整回路１０２に送出する。

ステップＳＴ３では、遅延差検出回路１０９から入力される現在の遅延差検出値を遅延差検出値１としてメモリに記憶する。続くステップＳＴ４では同期調整値をインクリメントし、続くステップＳＴ５でインクリメントした同期調整値を同期調整回路１０２に送出する。このとき同期調整回路１０２では、インクリメントされた同期調整値に基づき、その分だけ前回と遅延差が異なる振幅信号と位相信号を出力する。

同期調整制御回路１１０は、ステップＳＴ６で現在の遅延差検出値を遅延差検出値２として入力し、続くステップＳＴ７で現在の遅延差検出値２がメモリに記憶されている遅延差検出値１よりも小さいか否か判断する。ステップＳＴ７で肯定結果が得られた場合、このことは同期調整値をさらにインクリメントするとさらに遅延差が減少する可能性が高いことを意味するので、ステップＳＴ３に戻る。すなわち、ステップＳＴ７で否定結果が得られるまで、ステップＳＴ３−ＳＴ４−ＳＴ５−ＳＴ６−ＳＴ７−ＳＴ３のループを繰り返すことで、同期調整値を上げていく。

これに対して、ステップＳＴ７で否定結果が得られた場合、このことは同期調整値を小さくした方が遅延差が減少する可能性が高い、または現在の同期調整値が最も遅延差を小さくできる同期調整値であることを意味するので、ステップＳＴ８に移って同期調整値を−２だけ下げ（元の値から−１だけ下げたことに相当する）、ステップＳＴ９でこの同期調整値を同期調整回路１０２に出力する。そしてステップＳＴ１０で現在の遅延差検出値を遅延差検出値２として入力し、続くステップＳＴ１１で現在の遅延差検出値２がメモリに記憶されている遅延差検出値１よりも小さいか否か判断する。ステップＳＴ１１で肯定結果が得られた場合、このことは同期調整値をディクリメントするとさらに遅延差が減少する可能性が高いことを意味するので、ステップＳＴ１２で現在の遅延差検出値を遅延差検出値１としてメモリに記憶する。続くステップＳＴ１３では同期調整値をディクリメントし、続くステップＳＴ１４でディクリメントした同期調整値を同期調整回路１０２に送出する。このとき同期調整回路１０２では、ディクリメントされた同期調整値に基づき、その分だけ前回と遅延差が異なる振幅信号と位相信号を出力する。

同期調整制御回路１１０は、ステップＳＴ１５で現在の遅延差検出値を遅延差検出値２として入力し、続くステップＳＴ１１で現在の遅延差検出値２がメモリに記憶されている遅延差検出値１よりも小さいか否か判断する。ステップＳＴ１１で肯定結果が得られた場合、このことは同期調整値をさらにディクリメントするとさらに遅延差が減少する可能性が高いことを意味するので、ステップＳＴ１２にうつる。すなわち、ステップＳＴ１１で否定結果が得られるまで、ステップＳＴ１１−ＳＴ１２−ＳＴ１３−ＳＴ１４−ＳＴ１５−ＳＴ１１のループを繰り返すことで、同期調整値を下げていく。

これに対して、ステップＳＴ１１で否定結果が得られた場合、このことは遅延差検出値１を与えた同期調整値が最も信号間の遅延差を少なくできる同期調整値であることを意味するので、ステップＳＴ１６で現在の同期調整値をインクリメントすることで同期調整値を遅延差検出値１を与えるものに戻した後、ステップＳＴ１７でこの同期調整値を同期調整回路１０２に出力する。

すなわち、ステップＳＴ１７で出力する同期調整値は、振幅信号と位相信号がミキサ１０７で合成されるときの各信号間の遅延差を最も小さくできる調整値である。同期調整制御回路１１０は、続くステップＳＴ１８で、この遅延調整値を内部メモリに格納する。または同期調整回路１０２の内部メモリに格納させる。同期調整制御回路１１０は、ステップＳＴ１９で同期調整値の算出手順を終了する。そして次に同期調整の要求があるまでは、同期調整回路１０２は、格納された遅延調整値に応じた遅延を各信号に与えて出力する。

ポーラ変調送信装置１００においては、このように同期調整回路１０２に最適同期調整値が設定された状態で、ベースバンド変調信号がポーラ信号発生回路１０１で振幅信号と位相信号に分離され、各信号が同期調整回路１０２を介した後、各信号の伝送ラインを経てミキサ１０７で合成される。このとき、ベースバンド信号の最後の状態までの同期がとれているので、ミキサ１０７における合成時の同期ずれもほとんどなくなり、品質の良い送信信号を得ることができる。つまり、振幅信号及び位相信号の各伝送ラインでの主要な遅延発生源はローパスフィルタ１０４、１３２なので、ローパスフィルタ１０４、１３２の出力を遅延差検出回路１０９に取り込めば、各信号間の実質的な遅延差が解消され、振幅信号と位相信号が合成されるときの各信号の同期ずれを実質的に防止することができる。

また、同期調整要求信号については詳しく説明しなかったが、例えば周期的に同期調整要求を出してもよく、電源投入時に出してもよく、要求の出し方は種々のタイミングが考えられる。例えば、ポーラ変調送信装置１００が無線基地局に設けられた場合などには、ベースバンド処理系を変更したときに同期調整要求を出すと有効である。また同期調整要求信号は、例えばポーラ変調送信装置１００全体を制御するコントローラなどで生成すればよい。

このように本実施の形態によれば、同期調整用の振幅信号と位相信号をこれら各信号の伝送ラインに送出するポーラ信号発生回路１０１と、ベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路から出力された上記同期調整用の振幅信号と位相信号を取り込む遅延差検出回路１０９と、遅延差検出結果に基づき各信号の遅延差がなくなるように各信号の同期調整を行う回路１１０、１０２とを設けるようにしたことにより、振幅信号と位相信号の合成時の同期調整を、比較的簡易な構成により、自動的かつ良好に行うことのできるポーラ変調送信装置１００を実現できる。

なお、上述した実施の形態では、遅延差検出回路１０９に、ベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路（実施の形態の場合には、ローパスフィルタ１０４、１３２）から出力された同期調整用の振幅信号と位相信号を取り込むようにした場合について述べたが、要は遅延差の大きい回路を全て通過した後のベースバンド信号を取り込むようにすれば、実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した実施の形態では、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を発生する回路と、入力送信ベースバンド変調信号からその振幅成分でなる振幅信号と位相成分でなる位相信号を発生する回路とを同一の回路（ポーラ信号発生回路１０１）とした場合について述べたが、これらの回路は必ずしも同一とする必要はなく、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を発生するポーラ信号発生回路を、入力送信ベースバンド変調信号からその振幅成分でなる振幅信号と位相成分でなる位相信号を発生するポーラ信号発生回路とは別に設けるようにしてもよい。但し、同期調整用のポーラ信号を発生する回路と実際のポーラ信号を発生する回路は、できるだけ近くに設けた方が良く、実施の形態のように同一の位置に設けると、実際のポーラ変調信号の合成時の同期ずれを確実に防止できるようになるので最も良い。

また、上述した実施の形態では、説明を分かり易くするために、ポーラ信号発生回路１０１と同期調整回路１０２のブロックを分けて示したが、ポーラ信号発生回路１０１で同期調整を行うようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、高周波位相変調信号の振幅を振幅信号に応じて可変することにより振幅信号と位相信号を合成する合成回路としてミキサ１０７を用いた場合を例に取ったが、合成回路はこれに限らず、例えばパワーアンプや可変利得アンプなどでもよい。

また、上述した実施の形態では、同期調整用信号として互いに同相の正弦波を用いる場合を例に取ったが、同期調整用信号はこれに限らず、例えば図１０に示すように同相の矩形波を用いてもよく、図１１に示すように逆相の正弦波を用いてもよく、図１２に示すように逆相の矩形波を用いてもよい。当然、逆相の波を用いた場合には、遅延差検出回路１０９で逆相の波が検出されるように、同期調整を行うようにすればよい。また比較器１１３の論理回路の構成もどのような同期調整用信号を用いるかに応じて変更すればよい。

ここで同期調整用信号として用いるのに適切な信号について提示する。基本的には、振幅信号と位相信号の位相差を検出できるようなものであれば、どのような信号でも用いることができるが、その中でも好適な例を提示する。

（i）少なくとも周期的な信号で、かつ振幅信号の周期と位相信号の周期が整数倍の関係である信号を用いるとよい。

（ii）周期的な信号で、かつ振幅信号の周期と位相信号の周期が同じ信号を用いると、遅延差検出が容易になるのでさらによい。実施の形態の場合はこれに相当する。

（iii）周期的な信号で、かつ振幅信号の周期と位相信号の周期が同じで、かつその周期が最初は長く徐々にまたは段階的に短くなる信号を用いると、粗調整から微調整を行うことができるようになるのでとてもよい。すなわち、最初は低い周波数で大まかに同期を合わせて、最後には実際に送信するポーラ変調信号の中で最も高い周波数の同期調整用信号を伝送させて、正確に同期を合わせるようにするとよい。

なお、位相信号についてはベースバンド信号からミキサ１０７の合成までに電圧制御発振器１３３での高周波位相変調信号形成処理が入り、さらに位相信号および振幅信号はミキサ１０７の入力から出力までの間での処理が入るので、この処理分を見越して、同期調整回路１０２で振幅信号または位相信号を最適同期調整値よりも若干多めにまたは少なめに遅延させることも有効である。このようにすれば、ベースバンドの状態で処理する最終段の回路から合成回路までの間に、例えば無線周波数で各信号を処理する別の回路が配置されている場合でも、この別の回路による遅延差を予め遅延補正量として保持しておくことで、復調回路を設けることなく、この別の回路の遅延差をも加味した同期調整を行うことができるようになる。

位相信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路出力から合成回路の出力までの遅延量と振幅信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路出力から合成回路の出力までの遅延量との差を補正する例を図１３に示す。図１３のポーラ変調送信装置２００は同期調整制御回路１１０と同期調整回路１０２との間に遅延補正制御回路１２１を設けたことを除いて、図１と同じ構成である。遅延補正制御回路１２１により、電圧制御発振器１３３での高周波位相変調信号形成に要する時間（すなわち電圧制御発振器１３３での処理遅延）である遅延補正値分だけ同期調整値を変化させることで、電圧制御発振器１３３での高周波位相変調信号形成処理分を補正することができる。なお、同期調整要求信号により同期調整値を算出する際には、遅延補正値を除いておく必要があるため、同期調整要求があった場合は、同期調整制御回路１１０からの同期調整値を変化させずに、そのまま同期調整回路１０２に送出する。因みに、遅延補正値は、予めメモリ（図示せず）に記憶しておくようにすればよい。

なお、遅延補正値は位相信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路出力から高周波位相変調信号形成回路出力までの遅延量としてもよく、また、ポーラ変調送信装置の使用条件（周波数、温度など）に応じて、変更できるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態の一つの特徴は、遅延差を検出するための位相信号及び振幅信号の取得位置を、各信号が合成される前で、かつベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路の出力とした点である。これにより、各信号の遅延差を容易に検出できかつ合成時の同期ずれを最小限に抑えることができるようになる。したがって、各信号の取得位置が重要となる。以下に、この取得位置についてさらに詳細に説明する。

図１４に位相信号の取得位置の具体例を示す。図１４は２点変調形のＰＬＬ回路を用いたときの具体例である。

図１４に示すような２点変調型のＰＬＬ回路は、同期調整回路１０２の出力が分周比生成部１３５及びディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１３６ａを介して分周器１３４に与えられると共にディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１３６ｂ及びローパスフィルタ１３２ｂを介して加算器１４０に与えられる。この２点変調型のＰＬＬ回路は既知の技術なので詳述しないが、２点変調型のＰＬＬ回路を用いると、ＰＬＬ回路の帯域幅を変調帯域幅よりも狭く設定しても、ＰＬＬ帯域外まで及ぶ広帯域な高周波位相変調信号を出力することが可能となるので、ＰＬＬによるノイズ特性の劣化を抑制できるようになる。このような２点変調型のＰＬＬ回路が用いられている場合には、加算器１４０と電圧制御発振器１３３との接続中点から同期調整用の位相信号を取り出すようにすればよい。

図１５、図１６及び図１７に振幅信号の取得位置の具体例を示す。図１５のようにミキサ１０７としてパワーアンプ（ＰＡ）が用いられ、パワーアンプの電源電圧として振幅信号が用いられる場合には、ローパスフィルタ１０４とパワーアンプの接続中点から同期調整用の振幅信号を取り出すようにすればよい。図１６は、図１５のパワーアンプがトランジスタＴｒと、インダクタＬと、キャパシタＣ等で構成された例を示すもので、このような場合には、パワーアンプの電源入力端子（トランジスタＴｒのコレクタに接続されたインダクタＬの外側）から同期調整用の振幅信号を取り出すようにすればよい。図１７は、パワーアンプの前段に可変利得アンプが設けられ、振幅信号を可変利得アンプの利得として与える場合を示し、このような場合には、可変利得アンプに入力される前で同期調整用の振幅信号を取り出すようにすればよい。

また、上述した実施の形態では、説明を分かり易くするために、遅延差検出回路１０９と同期調整制御回路１１０を異なるブロックとして示したが、当然、同期調整制御回路１１０は遅延差検出回路内に設けられていてもよい。

さらに、上述した実施の形態では、ポーラ変調送信装置１００の内部に遅延差検出回路１０９及び同期調整制御回路１１０を設け、これらの回路により同期調整を行う場合について述べたが、図１８に示すように、ポーラ変調送信装置４００の外部の同期調整装置５００によって同期調整を行うことも考えられる。ここで同期調整装置５００は、ミキサ１０７からの出力される送信信号を復調部５０１に入力する。復調部５０１は送信信号を復調し、復調信号を受信点判定部５０２に送出する。受信点判定部５０２は、復調信号のコンスタレーションに基づいて、ミキサ１０７から振幅信号と位相信号の同期のとれた送信信号が送信されたか否か判定する。

図１９に同期のとれている場合（すなわち合成時の振幅信号と位相信号間に遅延差が無い場合）のコンスタレーションの例を示し、図２０の同期がとれていない場合（すなわち合成時の振幅信号と位相信号間に遅延差がある場合）のコンスタレーションを示す。遅延コントロール部５０３は、コンスタレーションが図１９になるように、遅延差調整信号をメモリ４０１を介して同期調整回路１０２に供給する。そして図１９に示すようなコンスタレーションが得られたときに、メモリ４０１にそのときの遅延差調整信号を同期調整値として書き込む。また受信点判定部５０２は、同期調整を行っている間は、ポーラ信号発生回路１０１に同期調整用の振幅信号と位相信号を発生することを要求する。

なお、本発明は、携帯電話機やその基地局等の無線通信装置に適用して好適なものである。図２１に、本発明のポーラ変調送信装置を備えた無線通信装置の構成例を示す。無線通信装置６００は、上述した構成のポーラ変調送信部６０１（ポーラ変調送信装置１００、２００からアンテナ１０８を除いた構成に相当する）と、受信信号の復調処理等の所定の受信処理を行う受信復調部６０２と、送信信号と受信信号との切替えを行う共用器６０３と、アンテナ６０４とを備えている。これにより、無線送信装置６００においては、位相信号と振幅信号との同期ずれが抑制されたポーラ変調信号を形成できるので、高品質の送信を送信できるようになる。例えば無線通信装置が携帯電話機の場合には、高品質の音声信号や誤り率特性の向上したデータを送信できるようになる。

本発明は、ポーラ変調方式を用いた携帯型無線機やその基地局等の無線通信装置に適用可能である。

本発明の実施の形態に係るポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図 同期調整回路の構成を示すブロック図 比較器の構成を示すブロック図 実施の形態の同期調整用の振幅信号と位相信号との関係を示す波形図 遅延差がないときの比較器出力を示す図 遅延差があるときの比較器出力を示す図 遅延差と比較器出力の関係を示す図 遅延調整値と遅延検出値の関係を示す図 同期調整制御回路の同期調整値の算出手順を示すフローチャート 同期調整用の振幅信号と位相信号の他の例を示す波形図 同期調整用の振幅信号と位相信号の他の例を示す波形図 同期調整用の振幅信号と位相信号の他の例を示す波形図 本発明の実施の形態に係るポーラ変調送信装置の他の構成を示すブロック図 同期調整用の位相信号の取得位置を示すブロック図 同期調整用の振幅信号の取得位置を示すブロック図 同期調整用の振幅信号の取得位置を示すブロック図 同期調整用の振幅信号の取得位置を示すブロック図 遅延差検出と同期調整の制御を外部で行う例を示すブロック図 同期がとれているときのコンスタレーションを示す図 同期がとれていない場合のコンスタレーションを示す図 無線通信装置の構成を示すブロック図 従来のポーラ変調送信装置の構成例を示すブロック図 従来のポーラ変調送信装置の構成例を示すブロック図 従来のポーラ変調送信装置の構成例を示すブロック図 従来のポーラ変調送信装置の構成例を示すブロック図

符号の説明

１００、２００ ポーラ変調送信装置
１０１ ポーラ信号発生回路
１０２ 同期調整回路
１０４、１３２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１３３ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１０７ ミキサ
１０９ 遅延差検出回路
１１０ 同期調整制御回路
１１１Ａ、１１１Ｂ ボルテージフォロア
１１２Ａ、１１２Ｂ リミッタ
１１３ 比較器

Claims (11)

1. 同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を発生するポーラ信号発生回路と、
   前記位相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を形成する高周波位相変調信号形成回路と、
   前記高周波位相変調信号の振幅を前記振幅信号に応じて可変することにより、前記振幅信号と前記位相信号を合成する合成回路と、
   前記位相信号と前記振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する回路からの出力に基づいて、前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号との遅延差を検出する遅延差検出回路と、
   検出された前記遅延差に基づいて前記振幅信号と前記位相信号とを遅延調整することにより、前記高周波位相信号と前記振幅信号の合成時の同期調整を行う同期調整回路と
   を具備することを特徴とするポーラ変調送信装置。
2. 前記遅延差検出回路は、前記位相信号と前記振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路からの出力に基づいて、前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号との遅延差を検出する
   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。
3. 前記ポーラ信号発生回路は、同期調整要求があった場合には、前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号を発生する一方、同期調整要求がない場合には、入力送信ベースバンド変調信号から、その振幅成分からなる振幅信号と位相成分からなる位相信号を発生する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポーラ変調送信装置。
4. 前記最終段の回路は、ローパスフィルタである
   ことを特徴とする請求項２に記載のポーラ変調送信装置。
5. 前記遅延差検出回路は、
   前記位相信号と前記振幅信号をそれぞれベースバンド信号の状態で処理する回路から出力された前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号を入力するリミッタ回路と、
   前記リミッタ回路により振幅制限された前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号を比較することにより遅延差を検出する比較回路と
   を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポーラ変調送信装置。
6. 前記ポーラ信号発生回路で発生する前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号は、互いに逆相又は互いに同相の信号である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポーラ変調送信装置。
7. 前記ポーラ信号発生回路で発生する前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号は、周期的な信号で、かつ互いの周期が同じで、かつその周期が時間と共に徐々にまたは段階的に短くなる信号である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポーラ変調送信装置。
8. 前記位相信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路出力から前記合成回路の出力までの遅延量と前記振幅信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路出力から前記合成回路の出力までの遅延量との差を遅延補正量として、前記遅延差検出回路によって検出された遅延差を補正して前記同期調整回路での遅延調整量を補正する遅延補正制御回路を、さらに具備する
   ことを特徴とする請求項２に記載のポーラ変調送信装置。
9. 前記位相信号をベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路は、ＰＬＬ回路のローパスフィルタであり、
   前記ＰＬＬ回路の後段に設けられた電圧制御発振器で生じる遅延量を遅延補正量として、前記遅延差検出回路によって検出された遅延差を補正して前記同期調整回路での遅延調整量を補正する遅延補正制御回路を、さらに具備する
   ことを特徴とする請求項２に記載のポーラ変調送信装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載のポーラ変調送信装置を備えた無線通信装置。
11. ポーラ変調送信装置の振幅信号伝送ラインと位相信号伝送ラインにそれぞれ、同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号を伝送させ、
    伝送された同期調整用の振幅信号と同期調整用の位相信号それぞれを、ベースバンド信号の状態で処理する最終段の回路から取り込み、
    取り込んだ前記同期調整用の振幅信号と前記同期調整用の位相信号との遅延差を検出し、
    検出した前記遅延差に基づいて、前記振幅信号と前記位相信号を遅延調整することにより、前記位相信号と前記振幅信号の合成時の同期調整を行う
    ことを特徴とするポーラ変調送信装置の同期方法。

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