JP2007335995A - Radio signal transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体通信や無線LANなどの無線信号伝送システムにおける無線信号送信装置に関し、特に、フレームまたはパケットなどによって伝送されるバースト信号を増幅して送信する無線信号送信装置に関する。 The present invention relates to a radio signal transmission apparatus in a radio signal transmission system such as mobile communication or a wireless LAN, and more particularly to a radio signal transmission apparatus that amplifies and transmits a burst signal transmitted by a frame or a packet.
今後、移動体(セルラー)通信や無線LANなどの無線信号の伝送帯域は数百kHzから数十MHzへと益々増大すると共に、音声通信以外のデータ通信や映像伝送サービスなどが利用可能になると、これに伴って携帯端末の電力増幅器(PA:Power-Amplifier)の消費電力が増大し、結果的にバッテリ寿命の低下や発熱が大きな課題となる。 In the future, the transmission band of wireless signals such as mobile communication (cellular) communication and wireless LAN will increase from several hundred kHz to several tens of MHz, and data communication and video transmission services other than voice communication will be available. Along with this, the power consumption of the power amplifier (PA: Power-Amplifier) of the portable terminal increases, and as a result, the reduction of battery life and heat generation become major issues.
一方では、携帯端末の送信電力には、歪や雑音の少ない高品質な信号を伝送するために、70dBから90dB程度の広いダイナミックレンジが求められている。ところが、携帯端末は、各送信電力の大きさに応じて電力増幅器で発生する熱量が変化するので動作温度に変動が生じ、これに起因して送信電力が変動したり歪特性が劣化したりする。そこで、携帯端末の温度変動に起因する送信電力の変動を抑制するための技術が種々開示されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, the transmission power of a mobile terminal is required to have a wide dynamic range of about 70 dB to 90 dB in order to transmit a high-quality signal with little distortion and noise. However, since the amount of heat generated by the power amplifier changes according to the magnitude of each transmission power, the mobile terminal changes in operating temperature, which causes the transmission power to fluctuate or the distortion characteristics to deteriorate. . Therefore, various techniques for suppressing fluctuations in transmission power due to temperature fluctuations of the mobile terminal have been disclosed (see, for example, Patent Document 1).
図4は、従来の無線信号送信装置における送信電力の温度補償方法を示すブロック図である。図4において、電力検出部17が電力増幅器(PA)3の出力電力を検出し、利得制御部18が、電力検出部17からの検出結果情報と、送信電力情報部8の送信電力情報に基づいて定められた所望電力値とを比較し、両者に誤差がある場合には、その誤差がゼロになるように可変利得増幅器16へフィードバック信号を送信する。また、温度センサ7を設置して、環境温度の変化や電力増幅器(PA)3で発生した熱による温度上昇の影響などを低減するようにしている。すなわち、利得制御部18が、温度センサ7からの温度情報に基づいて、可変利得増幅器16へ送信する信号を温度変動に応じて可変するように温度補正を行っている。これによって、電力増幅器(PA)3の温度変動による出力電力の変動を補償することが可能となる。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a temperature compensation method for transmission power in a conventional radio signal transmission apparatus. In FIG. 4, the
次に、携帯端末の発熱を抑制するため、無線信号送信装置に求められる課題として高効率化がある。送信信号を高効率に変調したり増幅したりする方法の一つとして、一般的にポーラ変調方式が用いられている(例えば、特許文献2参照)。 Next, in order to suppress the heat generation of the portable terminal, there is a high efficiency as a problem required for the wireless signal transmission device. As one method for modulating or amplifying a transmission signal with high efficiency, a polar modulation method is generally used (see, for example, Patent Document 2).
図5は、従来の無線信号送信装置におけるポーラ変調回路の基本構成図である。図5において、極座標変換器11が、送信すべきベースバンド信号I(t)、Q(t)を振幅成分r(t)の信号と位相成分φ(t)の信号に分解する。そして、振幅成分r(t)の信号は振幅増幅器12を通った後に最終段の電力増幅器(PA)3の電源供給端子へ入力することで電源電圧変調を行う。一方、位相成分φ(t)の信号は、位相変調器13でキャリア(搬送波)の中心周波数fCであるRF(Radio Frequency)位相変調信号(cos(2πfCt+φ(t))を生成した後、最終段の電力増幅器(PA)3に入力することにより、振幅成分r(t)の信号と位相成分(cos(2πfCt+φ(t))の信号を乗算する。これにより、電力増幅器(PA)3は、高出力な無線信号(r・cos(2πfCt+φ(t))を生成して出力することができる。
FIG. 5 is a basic configuration diagram of a polar modulation circuit in a conventional radio signal transmission apparatus. In FIG. 5, a
このようなポーラ変調方式は、電力増幅器(PA)3を飽和領域でスイッチング動作させることができるため、非常に高効率な増幅を行うことが可能となる。また、ポーラ変調方式は一般的に歪特性劣化を補償する機能も有している。ポーラ変調による歪補償の方法としては、フィードバック(FB)方式とプリディストーション方式がある。プリディストーション方式においては、温度及び出力電力に応じた補正テーブルを有し、歪補償は極座標デジタル信号の生成時において行われる。 In such a polar modulation method, the power amplifier (PA) 3 can be switched in the saturation region, so that very efficient amplification can be performed. In addition, the polar modulation system generally has a function of compensating for distortion characteristic deterioration. As a distortion compensation method using polar modulation, there are a feedback (FB) method and a predistortion method. The predistortion method has a correction table corresponding to temperature and output power, and distortion compensation is performed when a polar coordinate digital signal is generated.
したがって、図5はポーラ変調回路におけるプリディストーション方式による歪補償回路の構成を示している。図5において、制御部5は、送信電力情報部8の送信電力情報によって定められた所望電力値に基づいて、曲座標変換器11に対して前述のようなポーラ変調を行わせることはもちろんであるが、さらに、制御部5は、信号レベルに応じた歪補正テーブルを有しいて、この歪補正テーブルの情報に基づいて、極座標変換器11に対してプリディストーション(歪補正)をかける動作も行っている。これにより、振幅変調や位相変調において発生する歪特性を補償することができる。さらに、極座標変換器11の歪特性には温度依存性があることから、制御部5が、温度センサ7からの温度情報に基づいて歪特性の温度依存性を補償することもできる。
しかしながら、従来の無線信号送信装置における温度センサを用いた温度補償の方法では、温度センサの応答速度が遅いために、電力増幅器(PA)の温度変化が速い場合には温度補償を行うことができない場合がある。特に、次世代移動体通信においては、このことが大きな課題になることが予想される。以下、その理由について述べる。 However, the temperature compensation method using the temperature sensor in the conventional wireless signal transmission apparatus cannot perform temperature compensation when the temperature change of the power amplifier (PA) is fast because the response speed of the temperature sensor is slow. There is a case. In particular, this is expected to be a big issue in next-generation mobile communications. The reason will be described below.
第二、三世代の移動体通信システムにおけるデータ伝送は回線交換方式であるが、次世代の移動体通信においては、音声通信以外のデータ通信の割合が増えると共に、設備コストの低減などを主な目的としたIP(Internet-Protocol)化の進展に伴ってパケット交換方式が主流となる。すなわち、次世代の移動体通信における送信信号は、フレームまたはパケットなどと呼ばれる時間単位のバースト信号の集まりとなる。なお、バースト信号とは時間軸上において不連続に伝送される信号である。 Data transmission in the second and third generation mobile communication systems is a circuit switching system. However, in the next generation mobile communication, the ratio of data communication other than voice communication increases, and equipment costs are mainly reduced. With the progress of IP (Internet-Protocol), the packet switching method becomes mainstream. That is, transmission signals in next-generation mobile communication are a collection of burst signals in units of time called frames or packets. A burst signal is a signal transmitted discontinuously on the time axis.
一方、次世代の移動体通信においては、携帯端末の伝送速度と利用サービスの増加に伴って益々低消費電力化が求められるため、送信すべきパケットがない時間帯は電力増幅器(PA)の電源をオフにする、いわゆるバッテリセービングの技術が必要になると思われる。従って、電力増幅器(PA)の電源のON/OFF制御が、0.1msecから数msecまでのオーダで連続的に繰り返されることになり、これに伴って電力増幅器(PA)の温度変動が増大することとなる。ところが、従来の無線信号送信装置における温度センサを用いた温度補償の方法では、温度センサと電力増幅器(PA)の位置が離れている上に、温度センサの応答速度が遅いために、電力増幅器(PA)に対して正確な温度補償を行うことができなくなる。 On the other hand, in the next generation mobile communication, the power consumption of the power amplifier (PA) is increased in the time zone when there is no packet to be transmitted because the transmission rate of mobile terminals and the use service are required to reduce the power consumption. It seems that a so-called battery saving technique is required to turn off the power. Therefore, ON / OFF control of the power supply of the power amplifier (PA) is continuously repeated on the order of 0.1 msec to several msec, and the temperature fluctuation of the power amplifier (PA) increases accordingly. It will be. However, in the temperature compensation method using the temperature sensor in the conventional wireless signal transmission device, the temperature sensor and the power amplifier (PA) are separated from each other, and the response speed of the temperature sensor is low. PA) cannot be accurately compensated for temperature.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、送信する無線信号がバースト信号のときに、電力増幅器の温度変動に起因する特性劣化を適正に抑制することができる無線信号送信装置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 provides a radio signal transmission device capable of appropriately suppressing characteristic deterioration caused by temperature fluctuations of a power amplifier when a radio signal to be transmitted is a burst signal. For the purpose.
本発明の無線信号送信装置は、フレームまたはパケットによって伝送されるバースト信号を電力増幅器で増幅して送信するとき、バースト信号が存在しない場合は、電力増幅器の駆動電流をスタンバイ電流以下にする機能を有する無線信号送信装置であって、過去から現在までのある一定時間内に送信されたバースト信号の電力和を算出する電力和算出手段と、電力和算出手段が算出した電力和の算出結果に基づいて、電力増幅器の現在の温度補正値を算出する温度補正値算出手段と、電力増幅器の温度を検出する温度検出手段と、温度補正値算出手段が算出した温度補正値を用いて、温度検出手段が検出した検出温度を補正する検出温度補正手段と、検出温度補正手段が補正した検出温度補正値に基づいて、前記電力増幅器の温度変動に伴うバースト信号の特性の変動を補正する特性変動補正手段とを備える構成を採っている。 When a burst signal transmitted by a frame or a packet is amplified and transmitted by a power amplifier, the radio signal transmission device of the present invention has a function of setting the drive current of the power amplifier to a standby current or less if no burst signal exists. A wireless signal transmission device having a power sum calculation means for calculating a power sum of burst signals transmitted within a certain time from the past to the present, and a power sum calculation result calculated by the power sum calculation means The temperature correction value calculating means for calculating the current temperature correction value of the power amplifier, the temperature detection means for detecting the temperature of the power amplifier, and the temperature detection means using the temperature correction value calculated by the temperature correction value calculation means Detection temperature correction means for correcting the detected temperature detected by the sensor, and a detected temperature correction value corrected by the detection temperature correction means, according to the temperature fluctuation of the power amplifier. It adopts a configuration and a characteristic variation correction means for correcting the variation of the characteristics of the burst signal.
このような構成によれば、電力和算出手段が、過去から現在までのある一定時間内に送信されたバースト信号の電力和を算出すると、温度補正値算出手段が、電力和の算出結果に基づいて電力増幅器の現在の温度補正値を算出する。そして、検出温度補正手段が、算出された温度補正値に基づいて、温度検出手段が検出した電力増幅器の検出温度を補正する。これによって、特性変動補正手段は、検出温度の補正値に基づいて、電力増幅器の温度変動に伴うバースト信号の特性変動を適正に補正する。つまり、本発明の無線信号送信装置によれば、過去に電力増幅器に流れた電流の履歴から、現在の電力増幅器の温度上昇を推定して温度変動による特性劣化を正確に補償することができる。 According to such a configuration, when the power sum calculation means calculates the power sum of the burst signals transmitted within a certain time period from the past to the present, the temperature correction value calculation means is based on the calculation result of the power sum. To calculate the current temperature correction value of the power amplifier. Then, the detected temperature correction means corrects the detected temperature of the power amplifier detected by the temperature detection means based on the calculated temperature correction value. As a result, the characteristic fluctuation correction unit appropriately corrects the characteristic fluctuation of the burst signal accompanying the temperature fluctuation of the power amplifier based on the correction value of the detected temperature. That is, according to the radio signal transmitting apparatus of the present invention, it is possible to estimate the temperature rise of the current power amplifier from the history of the current flowing in the power amplifier in the past and accurately compensate for the characteristic deterioration due to the temperature fluctuation.
なお、特性変動補正手段によって補正されるバースト信号の特性は、電力増幅器から送信される無線信号の歪特性あるいは出力電力特性である。したがって、本発明の無線信号送信装置によれば、歪補償回路の温度補償や出力電力の温度補償を確実に行うことができる。また、電力和算出手段は、バースト信号の長さとバースト信号の平均電力との積の総和からバースト信号の電力和を算出している。したがって、電力和の算出を簡単なデジタル信号処理によって行うことが可能になるため、温度変動の推定を高速に行うことができると共に、温度変動の推定処理を簡略化することができる。 Note that the characteristic of the burst signal corrected by the characteristic variation correcting means is the distortion characteristic or output power characteristic of the radio signal transmitted from the power amplifier. Therefore, according to the radio signal transmitting apparatus of the present invention, the temperature compensation of the distortion compensation circuit and the temperature compensation of the output power can be reliably performed. The power sum calculation means calculates the power sum of the burst signal from the sum of the products of the length of the burst signal and the average power of the burst signal. Therefore, since the power sum can be calculated by simple digital signal processing, the temperature fluctuation can be estimated at a high speed and the temperature fluctuation estimation process can be simplified.
また、本発明の無線信号送信装置では、電力増幅器は、飽和領域におけるスイッチング動作によってバースト信号の電力増幅を行うことができる。さらに、電力増幅器は、バースト信号を振幅成分と位相成分に分解して変調を行うポーラ変調方式を用いた増幅器にも適用することができる。これによって、高効率な電力増幅を行うことが可能となる。特に、フィードフォワード型のポーラ変調方式では、温度に応じた歪補償機能が前提となることが多いが、ポーラ信号生成器のデジタル処理部に電力増幅器を追加することで、本発明の歪補償機能を容易に実現することができる。また、直交変調方式に比べて、スイッチング動作であるポーラ変調方式は、電力増幅器の高速なON/OFF動作時において温度変動以外の歪特性の劣化や電力変動の劣化の要因が少ないため、歪特性や出力電力特性がより安定化する。 In the radio signal transmitting apparatus of the present invention, the power amplifier can amplify the power of the burst signal by a switching operation in the saturation region. Furthermore, the power amplifier can also be applied to an amplifier using a polar modulation system that performs modulation by decomposing a burst signal into an amplitude component and a phase component. As a result, highly efficient power amplification can be performed. In particular, the feedforward polar modulation system is often premised on a distortion compensation function according to temperature. However, by adding a power amplifier to the digital processing unit of the polar signal generator, the distortion compensation function of the present invention is provided. Can be easily realized. Compared with the quadrature modulation method, the polar modulation method, which is a switching operation, has less distortion characteristics other than temperature fluctuations and power fluctuation deterioration factors during high-speed ON / OFF operation of the power amplifier. And output power characteristics become more stable.
また、本発明の無線信号送信装置では、送信すべきバースト信号がない場合に、電力増幅器に流れる駆動電流をOFFにするためのスイッチを設けてもよい。このような構成にすることにより、さらに電力増幅器の低消費電力化を図ることができる。 In the radio signal transmission device of the present invention, a switch for turning off the drive current flowing through the power amplifier may be provided when there is no burst signal to be transmitted. With this configuration, the power consumption of the power amplifier can be further reduced.
本発明によれば、送信すべき無線信号がバースト信号であって、電力増幅器(PA)の消費電力を抑制するために、電力増幅器(PA)の電源をON/OFFするバッテリセービング機能を有する無線信号送信装置において、電力増幅器(PA)の自己発熱による温度変動を推定することにより、温度変動に起因する歪特性や電力特性の特性劣化を高速かつ適正に抑制することが可能となる。 According to the present invention, a radio signal to be transmitted is a burst signal, and a radio having a battery saving function for turning on / off the power of the power amplifier (PA) in order to suppress power consumption of the power amplifier (PA). In the signal transmission device, by estimating the temperature fluctuation due to self-heating of the power amplifier (PA), it is possible to appropriately suppress the distortion characteristic and the characteristic deterioration of the power characteristic due to the temperature fluctuation at high speed.
さらに、今後、無線通信の伝送レートが高くなると共にパケット伝送が主流となった場合でも、送信すべきパケット信号がないときには電力増幅器の電源をOFFにすることにより、移動体端末における電力増幅器のバッテリ消費量をさらに下げることができる。したがって、本発明の無線信号送信装置によれば、省エネルギ型の次世代移動体端末に適用することが可能となる。 Furthermore, even if the transmission rate of wireless communication becomes higher and packet transmission becomes mainstream in the future, the power amplifier battery is turned off in the mobile terminal by turning off the power amplifier when there is no packet signal to be transmitted. Consumption can be further reduced. Therefore, according to the radio signal transmitting apparatus of the present invention, it can be applied to an energy-saving next-generation mobile terminal.
〈発明の概要〉
本発明の無線信号送信装置は、送信すべきバースト信号がないときには、電力増幅器の駆動電流をスタンバイ電流(非動作電流)以下にするかゼロにする機能を有する無線信号送信装置であって、電力増幅器によってバースト信号を増幅して送信するとき、過去に電力増幅器に流れた電流の履歴から現在の電力増幅器の温度上昇を推定し、推定された温度上昇値に基づいて電力増幅器の電力特性や歪特性の温度補償を行っている。これによって、電力増幅器の温度変動による電力特性や歪特性の劣化を正確かつ高速に補償することができる。つまり、過去の電流履歴から現在の温度上昇を推定して歪補償回路の温度補償を行うことにより歪特性を補正することができるし、過去の電流履歴から現在の温度上昇を推定して電力制御を行うことにより、出力電力特性の温度補償を行うこともできる。
<Summary of invention>
A radio signal transmission apparatus according to the present invention is a radio signal transmission apparatus having a function of setting a drive current of a power amplifier to a standby current (non-operation current) or less or zero when there is no burst signal to be transmitted. When a burst signal is amplified and transmitted by an amplifier, the current temperature rise of the power amplifier is estimated from the history of currents that flowed in the power amplifier in the past, and the power characteristics and distortion of the power amplifier are estimated based on the estimated temperature rise value. Temperature compensation for characteristics is performed. As a result, it is possible to accurately and rapidly compensate for deterioration of power characteristics and distortion characteristics due to temperature fluctuations of the power amplifier. In other words, it is possible to correct the distortion characteristics by estimating the current temperature rise from the past current history and performing temperature compensation of the distortion compensation circuit, or by estimating the current temperature rise from the past current history and power control By performing the above, it is possible to perform temperature compensation of the output power characteristics.
温度上昇の具体的な推定方法としては、無線信号送信装置が過去に受信したバースト信号の長さとバースト信号の平均電力との積の総和からバースト信号の電力和を算出する。そして、算出された電力和から電力増幅器の現在の温度値を推定する。これによって、電力増幅器の温度変動の推定を高速に行うことができるので、歪特性の温度補償や出力電力特性の温度補償を高速かつ簡易に行うことができる。このような温度上昇の推定による電力増幅器の温度補償は、ポーラ変調方式、直交変調方式のいずれの電力増幅器であっても行うことができる。 As a specific method for estimating the temperature rise, the power sum of the burst signal is calculated from the sum of the products of the length of the burst signal received in the past and the average power of the burst signal. Then, the current temperature value of the power amplifier is estimated from the calculated power sum. As a result, the temperature fluctuation of the power amplifier can be estimated at a high speed, so that the temperature compensation of the distortion characteristics and the temperature compensation of the output power characteristics can be performed at high speed and easily. Such temperature compensation of the power amplifier based on the estimation of the temperature rise can be performed by any power amplifier of a polar modulation system or an orthogonal modulation system.
以下、図面を用いて、本発明に係る無線信号送信装置について幾つかの実施の形態を詳細に説明する。尚、各実施の形態で用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。 Hereinafter, several embodiments of a radio signal transmitting apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings used in the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as much as possible.
〈実施の形態1〉
図1は、本発明の実施の形態1における無線信号送信装置の構成を示すブロック図である。この無線信号送信装置は直交変調方式によって電力増幅を行うように構成されている。まず、図1に示す無線信号送信装置の構成について説明する。図1の無線信号送信装置は、バースト信号生成器101、歪/電力制御回路102、電力増幅器(PA)103、温度変動推定部104、制御部105、温度補正部106、温度センサ107、送信電力情報部108、スイッチ109、及び電力和算出部110によって構成されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio signal transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. This radio signal transmission apparatus is configured to perform power amplification by an orthogonal modulation method. First, the configuration of the wireless signal transmission device shown in FIG. 1 will be described. 1 includes a
バースト信号生成器101は、時間的に信号が断続しているバースト信号の生成を行う機能を備えている。歪/電力制御回路(特性変動補正手段)102は、制御部105が補正した検出温度補正値に基づいて、電力増幅器(PA)103の温度変動に伴うバースト信号の歪特性制御または電力制御を行って特性変動を補正する機能を備えている。電力増幅器(PA)103は、バースト信号の電力増幅を行う機能を備えている。
The
温度変動推定部104は、バースト信号から電力増幅器(PA)103へ流れる電流値を算出して電力増幅器(PA)103の温度上昇を推定する機能を備えている。制御部(検出温度補正手段)105は、自己が保有している制御テーブルを参照しながら、温度補正部106が算出した温度補正値を用いて温度センサ107の検出した検出温度を補正する機能を備えている。温度補正部(温度補正値算出手段)106は、電力和算出部110が算出した電力和の算出結果に基づいて温度変動推定部104が推定した電力増幅器(PA)103の温度上昇推定値を用いて温度補正を行う機能を備えている。
The temperature
温度センサ107は、電力増幅器(PA)103の温度を測定する機能を備えている。送信電力情報部108は、自己が保有している送信電力情報を温度変動推定部104と制御部105へ送信する機能を備えている。スイッチ109は、電力増幅器(PA)103の電源をON/OFFする機能を備えている。電力和算出手部(電力和算出手段)110は、過去から現在までのある一定時間内に送信されたバースト信号の電力和を算出し、その算出結果を温度変動推定部104へ送信する機能を備えている。
The
次に、この無線信号送信装置の動作について説明する。バースト信号生成器101で生成されたバースト信号は、歪/電力制御回路102に入力されて歪特性制御または電力制御が行われる。これによって、所定の送信電力及び動作温度における歪特性の劣化を補償したり送信電力の温度変動を補償したりすることができる。このようにして歪特性の劣化補償や送信電力の温度変動補償が行われたバースト信号は、電力増幅器103によって所望のレベルに増幅されて出力される。
Next, the operation of this radio signal transmitting apparatus will be described. The burst signal generated by the
また、バースト信号の歪特性制御を行う場合は、歪/電力制御回路102はプリディストーション機能を持つ回路として作用する。一方、バースト信号の電力制御を行う場合は、歪/電力制御回路102は、例えば、可変利得増幅器として作用する。このような歪/電力制御回路102は、送信電力情報部108が保有する送信電力情報と制御部105が保有する制御テーブルの情報とに基づいて歪特性または電力特性の制御を行う。また、制御部105の制御テーブルには、動作温度を検出する温度センサ107の情報に基づいて、各温度に対応した最適な制御信号が保存されている。これにより歪特性及び電力特性の温度変動に起因する劣化を抑制することができる。
When the distortion characteristic control of the burst signal is performed, the distortion /
なお、電力増幅器(PA)103は送信すべきバースト信号がない間は、電力増幅器(PA)103の駆動電流をOFFにするか非常に小さいスタンバイ電流にすることにより、無線信号送信装置(例えば、携帯端末)の消費電力を低減させるバッテリセービング機能を実現することができる。また、バースト信号生成器101からの信号に基づいて、スイッチ109が、電力増幅器(PA)103の電源をON/OFFすることもできる。このとき、電源NOの直後には電力増幅器(PA)103の動作が安定するまでに時間がかかるため、電力増幅器(PA)103の電源を切らないで若干の電流(スタンバイ電流)を流すようにしたほうが有効となる場合もある。
In addition, while there is no burst signal to be transmitted, the power amplifier (PA) 103 turns off the driving current of the power amplifier (PA) 103 or sets it to a very small standby current, so that a wireless signal transmission device (for example, A battery saving function for reducing power consumption of the portable terminal) can be realized. The
なお、GSM(Global-System-for-Mobile-Communication)変調方式のように、送信信号の振幅が一定で電力増幅器(PA)103がスイッチング動作となり、電源ON直後の電力増幅器(PA)103の歪特性や振幅特性の劣化が無視できるときは、電力増幅器(PA)103のOFF時の電源及び電流を完全にOFFにしてもよい。このような場合は、スイッチ109によって電力増幅器(PA)103の電源をOFFにすればよい、
As in the GSM (Global-System-for-Mobile-Communication) modulation method, the power amplifier (PA) 103 performs a switching operation with a constant amplitude of the transmission signal, and the distortion of the power amplifier (PA) 103 immediately after the power is turned on. When the deterioration of the characteristics and the amplitude characteristics can be ignored, the power supply and current when the power amplifier (PA) 103 is OFF may be completely turned OFF. In such a case, the power of the power amplifier (PA) 103 may be turned off by the
さらに、本実施の形態では、温度変動推定部104と温度補正部106が追加されているところが従来と比べて新規な点である。以下にこれらの機能について詳細を説明する。
Further, in the present embodiment, the addition of the temperature
温度変動推定部104は、バースト信号から電力増幅器(PA)103に流れる電流を算出する。これにより、電力増幅器(PA)103における自己発熱量がわかるので電力増幅器(PA)103の温度上昇を推定することができる。図2は、図1に示すバースト信号生成器101から流れるバースト信号であり、横軸は時間、縦軸はバースト信号の電力値を示している。
The temperature
図2に示すように、バースト信号はフレームまたはパケットと呼ばれる単位のデータで構成されている。なお、フレームまたはパケットの発生頻度は一般的にはランダムである。したがって、伝送されるフレームまたはパケットが密なときは、ある一定時間内での電力増幅器(PA)103の消費電力が増え、伝送されるフレームまたはパケットがあまり存在しない場合は、ある一定時間内での電力増幅器(PA)103の消費電力が減少する。したがって、バースト信号のフレーム(またはパケット)の発生頻度に従って電力増幅器(PA)103の温度がランダムに変動する。 As shown in FIG. 2, the burst signal is composed of data in units called frames or packets. Note that the frequency of occurrence of frames or packets is generally random. Therefore, when the transmitted frame or packet is dense, the power consumption of the power amplifier (PA) 103 increases within a certain time, and when there is not much frame or packet to be transmitted, within a certain time. The power consumption of the power amplifier (PA) 103 is reduced. Therefore, the temperature of the power amplifier (PA) 103 varies randomly according to the frequency of occurrence of burst signal frames (or packets).
以上のことを利用して、次のようにして電力増幅器(PA)103の温度変動を推定することができる。すなわち、電力和算出部110が、図2に示す現在時刻からある時間Tだけ過去の間に送信されたバースト信号の総電力を求める。ここで、ある時間Tは電力増幅器(PA)103で自己発熱した熱が拡散する速度に関係する時定数であり、この時間Tで発生したバースト信号が自己発熱により局所的に温度上昇が起きる原因となる。また、時間Tは、電力増幅器(PA)103の放熱状態によりその値は様々であり、例えば、数ミリ秒から数秒になることもある。電力和算出部110が上記のバースト信号の総電力を求めるには、生成されたバースト信号から電気的に電力を検出する方法をとってもよいが、より簡便な方法としては、デジタル信号処理を行うことのよって総電力を求める方法がある。
By utilizing the above, the temperature fluctuation of the power amplifier (PA) 103 can be estimated as follows. That is, the power
以下、電力和算出部110が、デジタル信号処理を行って総電力を求める方法について説明する。携帯端末は、現在時刻からT時間過去のフレーム数と各フレームの送信電力の情報を既知の値として保有している。また、バースト信号の生成は安価な高速デジタル処理回路で実現されることが多いため、電力和算出部110は、バースト信号生成器101から時間T内にある各フレームとその送信電力の和の情報をデジタル信号情報として入手し、その値を制御部105のメモリに保存しておけばよい。
Hereinafter, a method in which the power
なお、バースト信号の長さ、すなわち、フレーム長は一般的には0.1ミリ秒から数ミリ秒程度であるため、ミリ秒オーダの温度変動が発生するが、従来の温度センサを用いた温度測定では、電力増幅器(PA)103と温度センサ107との距離が離れているために、このような速い温度変動を正確に測定することはできない。
Note that the length of the burst signal, that is, the frame length is generally about 0.1 to several milliseconds, so temperature fluctuations occur on the order of milliseconds, but the temperature using a conventional temperature sensor In the measurement, since the distance between the power amplifier (PA) 103 and the
上記のようにして電力和算出部110が算出した総電力の情報は、直ちに温度変動推定部104へ送信される。すると、温度変動推定部104は、電力和算出部110から受信した総電力の情報に基づいて電力増幅器(PA)103の温度上昇推定値を算出し、この温度上昇推定値を温度補正部106へ送信する。これによって、温度補正部106は、温度センサ107が検出した電力増幅器(PA)103の検出温度に対して、温度上昇推定値に基づいた温度補正を行う。この結果、電力増幅器(PA)103の自己発熱による速い時定数の温度変動の影響を補償することが可能となる。
Information on the total power calculated by the power
すなわち、本発明の無線信号送信装置を実現するためには、過去から現在までのある一定時間内に送信されたバースト信号の電力和を算出する電力和算出部110と、電力和算出部110が算出した電力和の算出結果に基づいて、電力増幅器(PA)103の現在の温度補正値を算出する温度補正部106と、電力増幅器(PA)103の温度を検出する温度センサ107と、温度補正部106が算出した温度補正値を用いて、温度センサ107が検出した検出温度を補正する制御部105と、制御部105が補正した検出温度補正値に基づいて、電力増幅器(PA)103の温度変動に伴うバースト信号の特性の変動を補正する歪/電力制御回路102とを備える必要がある。
That is, in order to realize the wireless signal transmission device of the present invention, the power
なお、バースト信号の特性とは、電力増幅器(PA)103から送信される無線信号の歪特性や出力電力特性である。また、電力和算出部110は、バースト信号の長さとそのバースト信号の平均電力との積の総和からバースト信号の電力和を算出している。さらに、無線信号送信装置は、送信すべきバースト信号がない場合に電力増幅器(PA)103の駆動電流をOFFにするスイッチ109を備えることもできる。
The burst signal characteristics are distortion characteristics and output power characteristics of a radio signal transmitted from the power amplifier (PA) 103. Further, the power
上記のような構成によれば、電力和算出部110が、現在の時刻から遡って一定時間内にバースト信号生成器101から送信されたバースト信号の電力和を算出する。すると、温度補正部106が、電力和算出部110の算出した電力和の算出結果に基づいて、電力増幅器(PA)103の現在の温度補正値を算出する。そして、制御部105が、温度補正部106の算出した温度補正値を用いて、温度センサ107の検出した電力増幅器(PA)103の検出温度を補正する。さらに、歪/電力制御回路102が、制御部105の制御テーブルを参照し、補正した検出温度補正値に基づいて、電力増幅器(PA)103の温度変動に伴うバースト信号の歪特性や電力特性の変動を補正する。
According to the configuration as described above, the power
〈実施の形態2〉
図3は、電力増幅器がポーラ変調方式である場合の本発明における実施の形態2の無線信号送信装置のブロック構成図である。まず、図3に示す無線信号送信装置の構成について説明する。無線信号送信装置は、バースト信号生成器101、極座標変換器111、振幅増幅器112、位相変調器113、電力増幅器(PA)103、電力和算出部110、温度変動推定部104、制御部105、温度補正部106、温度センサ107、及び送信電力情報部108によって構成されている。
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a block configuration diagram of the radio signal transmitting apparatus according to the second embodiment of the present invention when the power amplifier is a polar modulation system. First, the configuration of the wireless signal transmission device shown in FIG. 3 will be described. The radio signal transmission apparatus includes a
バースト信号生成器101は、伝送データ信号を入力してバースト信号を生成する機能を備えている。極座標変換器111は、バースト信号からポーラ変調信号を生成する機能を備えている。振幅増幅器112は、極座標変換器111で分解された振幅成分の信号を増幅する機能を備えている。位相変調器113は、極座標変換器111で分解された位相成分の信号からRF(Radio Frequency)位相変調信号を生成する機能を備えている。電力増幅器(PA)103は、振幅成分の信号を電源として位相成分の信号の電力増幅を行う機能を備えている。
The
電力和算出部110は、バースト信号生成器101から電力増幅器(PA)103へ流れるバースト信号の電流値に基づいて、過去から現在までのある一定時間内に送信されたバースト信号の電力和を算出し、その算出結果を温度変動推定部104へ送信する機能を備えている。温度変動推定部104は、電力和算出部110から受信した電力和の情報に基づいて電力増幅器(PA)103の温度上昇値を推定し、この温度上昇値の情報を温度補正部106へ送信する機能を備えている。
The power
制御部105は、自己が保有している制御テーブルを参照しながら、温度補正部106が算出した温度補正値を用いて温度センサ107の検出した検出温度を補正する機能を備えている。温度補正部106は、電力和算出部110が算出した電力和の算出結果に基づいて温度変動推定部104が推定した電力増幅器(PA)103の温度上昇推定値を用いて温度補正を行う機能を備えている。温度センサ107は、電力増幅器(PA)103の温度を測定する機能を備えている。送信電力情報部108は、自己が保有している送信電力情報を温度変動推定部104と制御部105へ送信する機能を備えている。
The
なお、図3に示す無線信号送信装置におけるポーラ変調の構成は、図5に示す従来方式の無線信号送信装置におけるポーラ変調の構成と同様にプリディストーション型であるので、歪補償テーブルを有する制御部105と温度センサ107は既に存在している。したがって、実施の形態2に適用される図3の無線信号送信装置は、従来の構成に対して、電力和算出部110、温度変動推定部104、及び温度補正部106のみを追加するだけでよい。
Since the configuration of polar modulation in the radio signal transmission device shown in FIG. 3 is a predistortion type like the configuration of polar modulation in the conventional radio signal transmission device shown in FIG. 5, a control unit having a distortion compensation table. 105 and the
次に、図3の無線信号送信装置が行う通常のポーラ変調の動作について概略的に説明する。バースト信号生成器101がバースト信号を生成してベースバンド信号I(t)、Q(t)を極座標変換器111へ送信すると、極座標変換器111は、受信したベースバンド信号I(t)、Q(t)を振幅成分r(t)の信号と位相成分φ(t)の信号に分解する。そして、振幅成分r(t)の信号は振幅増幅器112を通った後に最終段の電力増幅器(PA)103の電源供給端子へ入力することで電源電圧変調を行う。一方、位相成分φ(t)の信号は、位相変調器113でキャリア(搬送波)の中心周波数fCであるRF(Radio Frequency)位相変調信号(cos(2πfCt+φ(t))を生成した後、最終段の電力増幅器(PA)103に入力することにより、振幅成分r(t)の信号と位相成分(cos(2πfCt+φ(t))の信号を乗算する。これにより、電力増幅器(PA)103は、高出力な無線信号(r・cos(2πfCt+φ(t))を生成して出力することができる。
Next, an operation of normal polar modulation performed by the radio signal transmission device of FIG. 3 will be schematically described. When the
また、温度補償回路の動作については、前述の実施の形態1と同様の方法により、電力和算出部110が、バースト信号生成器101のバースト信号に基づいて、現在時刻からある一定時間がけ過去の時間に送信されたバースト信号の総電力を算出し、温度変動推定部104が、電力和算出部110からの総電力の情報と送信電力情報部108から取得した送信電力情報とに基づいて、電力増幅器(PA)103の瞬間的な温度変動を推定する。そして、温度補正部106が、温度変動推定部104から取得した温度変動推定値を用いて電力増幅器(PA)103の温度変動の推定値を補正する。これによって、制御部105は、推定された温度変動の補正値を用いて、電力増幅器(PA)103の自己発熱による速い時定数の温度変動の影響を補償することが可能となる。すなわち、検出温度の補正値に基づいて、電力増幅器(PA)103の温度変動に伴うバースト信号の特性(つまり、歪特性や電力特性)の変動を補正することができる。
As for the operation of the temperature compensation circuit, the power
なお、図1の実施の形態1における直交変調型の電力増幅器では、バースト信号の有無に応じて電力増幅器(PA)103の電源ON/OFFを行うために、スイッチ109を新たに設ける必要があったが、図3の実施の形態2におけるポーラ変調方式の電力増幅器の場合は、送信されるバースト信号の振幅がゼロであれば、必然的に、電力増幅器(PA)103の電源は自動的にOFFになるため、電力増幅器(PA)103をON/OFF制御するためのスイッチは不要となる。
In the quadrature modulation power amplifier according to the first embodiment of FIG. 1, a
また、図3のポーラ変調方式では、電力増幅器(PA)103はスイッチング動作によってバースト信号の電力増幅を行っているので、図1に示す直交変調方式の場合のように電力増幅器(PA)103がONした直後に特性が不安定になることは少ない。したがって、バッテリセービング制御を行って、安定した歪特性及び電力特性を得ることができるなどの利点がある。 Further, in the polar modulation method of FIG. 3, the power amplifier (PA) 103 performs power amplification of the burst signal by switching operation, so that the power amplifier (PA) 103 has the same structure as the orthogonal modulation method shown in FIG. It is rare that the characteristics become unstable immediately after turning on. Therefore, there is an advantage that battery saving control can be performed to obtain stable distortion characteristics and power characteristics.
以上説明したように、送信する無線信号がバースト信号であって、電力増幅器の消費電力を抑制するために電力増幅器の電源をON/OFFするバッテリセービング機能を有する無線信号送信装置においては、電力増幅器の自己発熱に起因する温度変動によって歪特性や出力電力特性が変動する。しかし、本発明の無線信号送信装置においては、過去のバースト信号の電力の総和から電力増幅器の温度上昇を推定して、歪特性や出力電力特性を補正することにより、温度変動に起因する歪特性や出力電力特性の劣化を適正に抑制することが可能となる。 As described above, in the radio signal transmission apparatus having a battery saving function for turning on / off the power of the power amplifier in order to suppress the power consumption of the power amplifier, the radio signal to be transmitted is a burst signal. Distortion characteristics and output power characteristics fluctuate due to temperature fluctuations caused by self-heating. However, in the wireless signal transmission device of the present invention, the temperature rise of the power amplifier is estimated from the sum of the powers of the past burst signals, and the distortion characteristics and the output power characteristics are corrected, so that the distortion characteristics caused by the temperature fluctuations. And deterioration of output power characteristics can be appropriately suppressed.
本発明の無線信号送信装置によれば、電力増幅器の自己発熱による温度変化を推定して温度補正を容易に実現することができるので、次世代の移動体端末に有効に利用することができる。 According to the radio signal transmitting apparatus of the present invention, temperature correction can be easily realized by estimating the temperature change due to self-heating of the power amplifier, and thus can be effectively used for the next generation mobile terminal.
101 バースト信号生成器
102 歪/電力制御回路
103 電力増幅器(PA)
104 温度変動推定部
105 制御部
106 温度補正部
107 温度センサ
108 送信電力情報部
109 スイッチ
110 電力和算出部
111 極座標変換器
112 振幅信号増幅器
113 位相変調器
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (7)
過去から現在までのある一定時間内に送信されたバースト信号の電力和を算出する電力和算出手段と、
前記電力和算出手段が算出した電力和の算出結果に基づいて、前記電力増幅器の現在の温度補正値を算出する温度補正値算出手段と、
前記電力増幅器の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度補正値算出手段が算出した温度補正値を用いて、前記温度検出手段が検出した検出温度を補正する検出温度補正手段と、
前記検出温度補正手段が補正した検出温度補正値に基づいて、前記電力増幅器の温度変動に伴う前記バースト信号の特性の変動を補正する特性変動補正手段と
を備えることを特徴とする無線信号送信装置。 When a burst signal transmitted by a frame or a packet is amplified and transmitted by a power amplifier, if the burst signal does not exist, the wireless signal transmission device has a function of setting the drive current of the power amplifier to a standby current or less. And
Power sum calculation means for calculating the power sum of burst signals transmitted within a certain period of time from the past to the present;
A temperature correction value calculating means for calculating a current temperature correction value of the power amplifier based on the calculation result of the power sum calculated by the power sum calculating means;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the power amplifier;
Detection temperature correction means for correcting the detected temperature detected by the temperature detection means using the temperature correction value calculated by the temperature correction value calculation means;
A radio signal transmitting apparatus comprising: a characteristic fluctuation correcting unit that corrects fluctuations in characteristics of the burst signal due to temperature fluctuations of the power amplifier based on the detected temperature correction value corrected by the detected temperature correcting means. .
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JP2011228943A (en) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Mitsubishi Electric Corp | High-frequency amplifier |
JP2014017624A (en) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Japan Radio Co Ltd | Amplifier control device |
JP2015154464A (en) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | パナソニック株式会社 | Wireless communication apparatus |
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