JP2006148899A - 携帯電話におけるピーク対平均電力比を低下させる方法および手段 - Google Patents

Abstract

【課題】移動端末、特にＵＭＴＳ移動端末の出力信号を改善する方法を提供すること。
【解決手段】本方法は、
ａ．前記信号を、そのピーク対平均電力比から、所定の閾値まで低下させるようにクリップするステップと、
ｂ．クリップされた信号を増幅するように設計された電力増幅器に、前記クリップされた信号を送出するステップとを含む。
したがって、移動端末の電力増幅器の設計は、移動端末のデジタル処理チェーンにおいて用いられるチャネル数と無関係になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＵＭＴＳ移動端末の出力信号を改善する方法および本方法を実装するように設計された移動端末に関する。

携帯電話に新しいチャネルを追加すると、移動端末から基地局に伝送される信号のピーク対平均電力比（ＰＡＲ）に変更が起こり得る。たとえば、３ＧＰＰ仕様（第３世代パートナーシッププロジェクト）のリリース５における高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）用の新しい制御チャネルの影響で、移動端末から基地局に伝送される信号のＰＡＲが、３ＧＰＰリリース９９と比較して大幅に増大される。このこと、および移動端末によって伝送される信号は、３ＧＰＰによって規定されたスペクトラムエミッションマスクに適合しなければならないという事実によって、新しいソリューションが必要となる。たとえば、上述した問題は、より強力な増幅器を有する新しい電力増幅器の設計、あるいは移動端末のより大きなバックオフまたは出力電力の低下につながり得る。こうしたソリューションでは、エネルギー効率がよくないか、またはセルカバレッジが縮小するかのいずれかである。エネルギー効率は、移動端末の製造元にとって重要な問題であり、セルカバレッジは、オペレータにとって重要な問題である。したがって、論じたソリューションはどれも最適なものではなく、現時点で、３ＧＰＰにおいて合意されていない。

本発明の目的は、移動端末の出力信号の最大ＰＡＲを制限する方法および移動端末を提供することである。

この目的は、ＵＭＴＳ移動端末の出力信号を改善する方法によって達成され、この方法は、
ａ）前記信号の信号ピークを、そのピーク対平均電力比を低下させるために所定の閾値にクリップするステップと、
ｂ）前記クリップされた信号を、クリップされた信号を増幅するように設計された電力増幅器に送出（ｓｕｂｍｉｔ）するステップとを含む。

クリップとは、デジタル信号プロセスであり、信号から大きいピークを削除し、信号スペクトルの損傷を最小限に抑える。したがって、クリップされた信号のＰＡＲは、クリップされていない信号のＰＡＲ未満になり、情報の損失が最小限に抑えられるか、または損失が全くない。このような信号クリップを移動端末送信機に統合することにより、移動端末は、電力増幅器チェーン中で何も変えることなく、より高いＰＡＲを有する信号を容易に扱うことができる。移動端末の増幅器のエネルギー効率は、同じままであるか、またはさらによくなる。このことは、追加チャネルが追加され得ることを意味する。電力増幅器の設計は、チャネルの数と無関係になる。したがって、電力増幅器の設計が容易になる。

本発明の方法は、ＨＳＤＰＡ、ＨＳＵＰＡ（高速アップリンクパケットアクセス）または３ＧＰＰリリース９９後に導入された他のどのアップリンクチャネルもサポートする移動端末の使用において特に有利である。本発明の方法を用いると、移動端末によって送られるアナログ出力信号のＰＡＲは、最大ＰＡＲに制限される。ＰＡＲは、瞬間ピーク値、すなわち信号パラメータの最大規模の、その時間平均値に対する比である。本発明によれば、ピーク対平均比は、「電力」という信号パラメータに対して決定される。

好ましい変形方法では、信号の各データサンプルの電力が計算され、所定の閾値を電力が超えた場合、信号がクリップされる。クリップは、不定包絡線を有する信号および送信機の大きい電力ピークの限定である。主に、２種類の異なったクリップが用いられ得る。第１の候補はソフトクリップである。

ソフトクリップでは、入力信号電力がクリップ閾値を超える場合、所定の帯域幅を有する補正信号電力が、入力信号電力から差し引かれる。この方法は、隣接データサンプルに影響を与える。しかし、隣接チャネル漏れ電力比（ＡＣＬＲ）には影響を与えない。

第２の候補は、ハードクリップである。ハードクリップでは、各データサンプルが、それぞれ単独に制限される。入力信号電力は、クリップ閾値に達すると、カットオフされる。隣接サンプルに影響はないが、ＡＣＬＲには影響がある。

好ましい変形方法では、クリップされた信号は、増幅に先立ってフィルタリングされる。この方法は、増幅の前にエッジが平滑化されるという点で有利である。この方法は、ハードクリップが用いられている場合に特に有利である。

移動端末は、ただ１つのキャリアと作用しているので、単一キャリアクリップが適用される。単一キャリアクリップは、マルチキャリアクリップより複雑でなく、移動端末の限られた資源を考慮する。単一キャリアクリップは、ＵＭＴＳ基地局送信機で用いられるマルチキャリア基地局クリップから導出され得る。

本発明は、デジタル信号処理チェーンを備える移動端末にも関し、前記チェーンは、所定の閾値に伝送される信号のピーク対平均電力比を低下させるクリップモジュールを備え、前記クリップされた信号は、クリップされた信号を増幅するように設計された、前記移動端末の電力増幅器に供給される。信号クリップは、複合データ信号をデジタル−アナログコンバータに供給する移動端末デジタル信号処理チェーンの一部となる。クリップは、デジタル信号処理でもあるので、既存のデジタル信号処理ユニットに統合され得る。既存の移動端末電力増幅器の設計は、主としてＨＳＤＰＡを新しい特徴として有する将来の３ＧＰＰリリース、たとえばリリース５向けに再利用され得る。本発明の移動端末は、電力増幅器効率が増加され、したがって、移動端末のエネルギー効率が増大される。さらに、最初に計画されたセルカバレッジが保持され得る。

好ましい実施形態では、移動端末は、信号処理チェーンと電力増幅器の間に、クリップされた信号をフィルタリングするフィルタを備える。エッジが平滑化された、フィルタリングされた信号は、より容易に増幅する。

移動端末のそれ以外の実施形態では、デジタル処理チェーンから送られた複合デジタル信号を、ミキサーに送出される複合アナログ信号に変換するデジタル−アナログコンバータが提供される。ミキサーにおいて、複合アナログ信号は、アナログ信号に組み合わされる。

それ以外の利点は、説明および添付の図面から引き出され得る。これ以前およびこれ以降で述べる特徴は、本発明に従って、別々でも、どのように組み合わせても利用され得る。本明細書において述べる実施形態は、包括的な列挙としてではなく、本明細書の説明に関する例示的な特徴を有すると理解されるべきである。

本発明は、図面に示される。

図１は、図の左側のベースバンドからアンテナ２まで伸びる移動端末送信機チェーン１を示す。矢印３は、それぞれ異なるチャネルまたはコードを表す。チャネルが追加されると、出力信号のＰＡＲが増大する。チャネル３は、移動端末のデジタル信号処理ユニット４につながる。デジタル信号処理ユニット内には、デジタル信号の電力が上昇して、所定の閾値を超えると、デジタル信号をクリップする信号クリップモジュール５が統合される。Ｉ／Ｑデータ、すなわちデータサンプルの実部および虚部が、デジタル−アナログコンバータ６に転送される。ここで、クリップされたデジタル信号は、実部および虚部を備えるアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、ミキサー７に供給され、次いで、ＶＣＯ８内で増幅される。その後、アナログ信号は、フィルタ９内でフィルタリングされ、電力増幅器１０内で増幅されてから、アンテナ２を介して伝送される。

図２は、デジタル信号の一部である複合データサンプルＳ_ｎを表す。データサンプルＳ_ｎは、比較的大きい電力Ｐを有する。電力Ｐは、円で表されるクリップ閾値Ｔ_ｃｌｉｐより大きい。クリップは、データサンプルＳ_ｎ、たとえばＩ_ｎ、Ｑ_ｎから補正値Ｉ_ｃｏｒｒ、Ｑ_ｃｏｒｒを差し引くことによって実施される。したがって、クリップされたデータサンプルＳ_ｎ ^ｃの信号電力が、クリップ閾値Ｔ_ｃｌｉｐまで削減される。

図３は、ソフトクリップを表す図を示す。図は、正規化信号電力対サンプル数を示す。クリップ閾値は、線２０で表される。入力信号電力２１が増大してクリップ閾値２０を超えると、補正信号電力２２が、入力信号電力２１から差し引かれる。このようにして、クリップ閾値２０以下の出力信号電力２３が生成される。

図４は、ハードクリップを説明する図を示す。図４の図表も、正規化信号電力対サンプル数を示す。線３０は、クリップ閾値を表す。入力信号電力３１が増大してクリップ閾値３０を超えると、出力信号電力３３が作成されるように信号がカットオフされる。正規化信号電力がクリップ閾値３０未満であるデータサンプルに対して、入力信号電力および出力信号電力は同一である。

移動端末、特にＵＭＴＳ移動端末の出力信号を改善する方法は、
ａ．前記信号を、そのピーク対平均電力比から、所定の閾値まで低下させるようにクリップするステップと、
ｂ．クリップされた信号を増幅するように設計された電力増幅器に、前記クリップされた信号を送出するステップとを含む。

したがって、移動端末の電力増幅器の設計は、移動端末のデジタル処理チェーンにおいて用いられるチャネル数と無関係になる。

ベースバンドからアンテナまでの移動端末送信機チェーンの概略表現を示す図である。 クリップを説明する図である。 ソフトクリップを示す図である。 ハードクリップを示す図である。

符号の説明

１ 移動端末送信機チェーン
２ アンテナ
３ チャネルまたはコード
４ 移動端末のデジタル信号処理ユニット
５ 信号クリップモジュール
６ デジタル−アナログコンバータ
７ ミキサー
８ ＶＣＯ
９ フィルタ
１０ 電力増幅器
２０、３０、Ｔ_ｃｌｉｐ クリップ閾値
２１、３１ 入力信号電力
２２ 補正信号電力
２３、３３ 出力信号電力
Ｓ_ｎ 複合データサンプル、データサンプル
Ｐ 電力
Ｉ_ｎ、Ｑ_ｎ データサンプル
Ｉ_ｃｏｒｒ、Ｑ_ｃｏｒｒ 補正値
Ｓ_ｎ ^ｃ クリップされたデータサンプル

Claims (4)

1. 移動端末、特にＵＭＴＳ移動端末の出力信号を改善する方法であって、
   ａ．前記信号を、そのピーク対平均電力比から、所定の閾値（Ｔ_ｃｌｉｐ）まで低下させるようにクリップするステップと、
   ｂ．クリップされた信号を増幅するように設計された電力増幅器（１０）に、前記クリップされた信号を送出するステップとを含む方法。
2. 信号の各データサンプル（Ｓ_ｎ）の電力が計算され、電力が、所定の閾値（Ｔ_ｃｌｉｐ）を超えた場合、信号がクリップされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. デジタル信号処理チェーンが、所定の閾値（Ｔ_ｃｌｉｐ）に伝送される信号のピーク対平均電力比を低下させるクリップモジュール（５）を備え、前記クリップされた信号が、クリップされた信号を増幅するように設計された、移動端末の電力増幅器（１０）に供給される、デジタル信号処理チェーンを備える移動端末であって、デジタル処理チェーンから送られる複合デジタル信号を、ミキサー（７）に送出される複合アナログ信号に変換するデジタル−アナログコンバータ（６）が提供されることを特徴とする移動端末。
4. 移動端末が、信号処理チェーンと電力増幅器（１０）の間に、クリップされた信号をフィルタリングするフィルタ（９）を備えることを特徴とする請求項３に記載の移動端末。

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