JP2009194575A - Transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ET(Envelope Tracking)方式、EER(Envelope-Elimination-Restoration)方式又はポーラ(Polar)変調方式を総称するドレイン変調方式に用いられる送信装置に関し、特に、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)方式などの広帯域の無線通信方式に好適な送信装置に関する。 The present invention relates to a transmission apparatus used for a drain modulation scheme that is generically referred to as an ET (Envelope Tracking) scheme, an EER (Envelope-Elimination-Restoration) scheme, or a Polar modulation scheme, and more particularly to a W-CDMA (Wideband Code Division Multiplexing). The present invention relates to a transmission apparatus suitable for a broadband wireless communication system such as an Access) system.
従来、送信系の最終段に設けられるパワーアンプを飽和モードで動作させることで、消費電流の低減を可能とした送信装置がある。その代表的なものとして、ポーラ変調送信装置が提案されている。ポーラ変調送信装置については、例えば特許文献1で開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a transmission apparatus that can reduce current consumption by operating a power amplifier provided at the final stage of a transmission system in a saturation mode. As a typical example, a polar modulation transmission apparatus has been proposed. A polar modulation transmission apparatus is disclosed in Patent Document 1, for example.
ポーラ変調方式は、EERとも呼ばれ、入力信号を位相成分と振幅成分とに分離して振幅成分の信号波を位相変調増幅器の電源とし、位相変調信号と振幅変調信号とを変調合成してベクトル変調波を生成する。ポーラ変調方式を用いると、高周波電力増幅器に入力される位相変調高周波信号を、振幅方向の変動成分をもたない定包絡線信号とすることができるため、高周波電力増幅器として高効率の非線形増幅器を用いることができるようになる。高周波電力増幅器を飽和モードで動作させることができるため、高電力効率でかつ線形性に優れた変調が可能になる。 The polar modulation method is also called EER, which separates an input signal into a phase component and an amplitude component, uses the signal wave of the amplitude component as a power source for the phase modulation amplifier, modulates and combines the phase modulation signal and the amplitude modulation signal, and Generate a modulated wave. When the polar modulation method is used, the phase-modulated high-frequency signal input to the high-frequency power amplifier can be a constant envelope signal having no fluctuation component in the amplitude direction. Can be used. Since the high-frequency power amplifier can be operated in the saturation mode, it is possible to perform modulation with high power efficiency and excellent linearity.
図7は、ポーラ変調送信装置の構成を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a polar modulation transmission apparatus.
図7において、ポーラ変調送信装置10は、ベースバンド変調部11、振幅信号・位相信号形成部12、DAC13、フィルタ14、システム電圧供給部15、電源変調部(LDO)16、位相変調部17、及びパワーアンプ(PA)18を備えて構成される。
In FIG. 7, the polar
ベースバンド変調部11は、入力信号を同相成分のベースバンド信号I(t)と直角位相成分のベースバンド信号Q(t)に変調する。
The
振幅信号・位相信号形成部12は、極座標変換器を備え、次式(1)に従ってベースバンド信号I(t),Q(t)を、振幅成分R(t)からなる振幅信号と一定幅の位相成分θ(t)からなる高周波位相変調信号(RF位相変調信号)とに分離する。
The amplitude signal / phase
S(t)=I(t)+j*Q(t)=R*ejθ …(1)
DAC13は、分離された振幅信号をアナログ変換する。フィルタ14は、アナログ変換された振幅信号を補間して電源変調部16に出力する。
S (t) = I (t) + j * Q (t) = R * e jθ (1)
The
システム電圧供給部15は、DC−DCコンバータから構成され、バッテリから供給される電源を安定化してパワーアンプ(PA)18の電源電圧として供給する。
The system
電源変調部16は、入力バッファ16aとMOSトランジスタ16bとから構成され、DC−DCコンバータから供給される電源電圧を、振幅信号に応じて変化させることにより振幅変調してパワーアンプ(PA)18の電源電圧を制御する。
The power
位相変調部17は、VCO(Voltage Controlled Oscillator:電圧制御発振器)及びPLL(Phase Locked Loop)回路を含んで構成され、位相信号をアップコンバートし、RF位相信号としてパワーアンプ(PA)18の信号入力端に出力する。具体的には、位相変調部17は、キャリア(搬送波)の中心周波数fCであるRF位相変調信号(cos(2πfCt+θ(t)))を生成し、生成したRF位相変調信号(cos(2πfCt+θ(t)))を最終段のパワーアンプ(PA)18に出力する。
The
パワーアンプ(PA)18は、振幅成分R(t)の信号とRF位相変調信号(cos(2πfCt+φ(t)))とを合成する高周波増幅器である。パワーアンプ(PA)18に入力されるRF位相変調信号は、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、パワーアンプ(PA)18として効率の良い飽和アンプを使用できるので、高効率の送信装置を提供することができる。 The power amplifier (PA) 18 is a high-frequency amplifier that synthesizes the signal of the amplitude component R (t) and the RF phase modulation signal (cos (2πf C t + φ (t))). Since the RF phase modulation signal input to the power amplifier (PA) 18 is a phase modulation signal having no fluctuation component in the amplitude direction, it becomes a constant envelope signal. Accordingly, since an efficient saturation amplifier can be used as the power amplifier (PA) 18, a highly efficient transmission device can be provided.
このようなポーラ変調は、パワーアンプ(PA)18を非線形の領域でスイッチング動作させることができるため、非常に高効率な電力増幅を行うことが可能となる。また、位相変調部17としてVCOを用いることにより、信号帯域外の余分な雑音を低減させることができる。
Such polar modulation enables the power amplifier (PA) 18 to perform a switching operation in a non-linear region, so that very high-efficiency power amplification can be performed. Further, by using a VCO as the
ところで、パワーアンプ(PA)18は、高周波位相変調信号(RF位相変調信号)の増幅機能と電源制御による振幅変調の機能とを有しているため、広いダイナミックレンジで線形性の優れた振幅変調性能を得ることは極めて難しく、通常の使用状態では変調増幅信号に変調歪みなどが発生しやすい。特に、移動体通信の基地局増幅装置などでは、隣接チャネルの漏洩電力の仕様が厳しくなっているため、変調歪みによる隣接チャネルへのノイズを抑圧することは極めて重要な課題となっている。このような変調歪みの発生は極力抑える必要がある。 By the way, the power amplifier (PA) 18 has an amplification function of a high-frequency phase modulation signal (RF phase modulation signal) and an amplitude modulation function by power supply control. Therefore, the amplitude modulation is excellent in linearity in a wide dynamic range. It is extremely difficult to obtain performance, and modulation distortion or the like is likely to occur in the modulated amplified signal under normal use conditions. In particular, in mobile communication base station amplifiers and the like, the specification of leakage power of adjacent channels is strict, so it is extremely important to suppress noise in adjacent channels due to modulation distortion. It is necessary to suppress the occurrence of such modulation distortion as much as possible.
そこで、変調増幅信号に変調歪みを発生させないような対策として、ベースバンド信号でのデジタル信号処理によって変調歪みを補償する技術が提案されている。この技術は、高周波増幅器の歪み発生要因である非線形特性を歪補償テーブルとしてベースバンド部にあらかじめ備えておき、高周波増幅器の出力信号が線形特性となるように、歪補償テーブルを参照してベースバンド信号に歪補正処理を施すものである(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, as a countermeasure for preventing modulation distortion from occurring in the modulated amplification signal, a technique for compensating the modulation distortion by digital signal processing using a baseband signal has been proposed. In this technology, a non-linear characteristic that is a cause of distortion of a high-frequency amplifier is provided in the baseband unit in advance as a distortion compensation table, and the baseband is referred to the distortion compensation table so that the output signal of the high-frequency amplifier has a linear characteristic. The signal is subjected to distortion correction processing (see, for example, Patent Document 2).
また、W−CDMA方式の携帯電話では、広帯域信号(W−CDMA)の信号を出力するためにAMパスに歪みの補償回路を設ける。この種の歪み補償回路は、例えば特許文献3に記載されている。 Also, in a W-CDMA mobile phone, a distortion compensation circuit is provided in the AM path in order to output a wideband signal (W-CDMA) signal. This type of distortion compensation circuit is described in Patent Document 3, for example.
図8は、広帯域信号の歪みを補償する歪み補償回路の構成を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a distortion compensation circuit that compensates for distortion of a wideband signal.
図8において、歪み補償回路30は、DAC31,37、加算器32、誤差信号推定演算部33、アンプ34、分配器35、ADC36、及びアッテネータ(ATT)38を備えて構成される。
In FIG. 8, the
アンプ34の出力側には分配器35が挿入され、分配器35によりアンプ34から出力される出力信号y(t)の一部が分配される。分配された出力信号は、ADC36によりA/D変換され、フィードバック信号SFとして誤差信号推定演算部33に入力される。誤差信号推定演算部33は、入力信号x(t)とフィードバック信号SFとを比較し、入力信号x(t)とフィードバック信号SFとの誤差をなくす誤差信号を演算する。誤差信号推定演算部33は、演算結果を誤差信号SEとしてDAC37及びアッテネータ(ATT)38を介して加算器32に送出し、加算器32は入力信号x(t)に誤差信号SEを加算して歪みを補償する。
しかしながら、このような従来のポーラ変調送信装置にあっては、以下のような問題があった。 However, such a conventional polar modulation transmission apparatus has the following problems.
(1)ポーラ変調方式では、振幅変調系と位相変調系の遅延時間に差がある場合、歪みを生じるという課題がある。 (1) In the polar modulation system, there is a problem that distortion occurs when there is a difference in delay time between the amplitude modulation system and the phase modulation system.
特に、W−CDMAなどの広帯域の通信システムではより精度が要求されるため、出荷時の調整のみではデバイスの温度特性等の環境によって生じるずれを補正しきれない。 In particular, since a broadband communication system such as W-CDMA requires higher accuracy, it is not possible to correct a deviation caused by an environment such as a temperature characteristic of a device only by adjustment at the time of shipment.
(2)広帯域信号の歪み検出方法についても課題がある。 (2) There is also a problem with a method for detecting distortion of a broadband signal.
広帯域信号の歪みを検出するには、歪みも含めてフィードバックする必要があるため回路の通過帯域も広くする必要がある。例えば、図8に示す歪み補償回路30では、広帯域信号では、フィードバック(FB)パスの通過帯域についても十分に広く(信号帯域の4倍超)する必要がある。
In order to detect the distortion of a wideband signal, it is necessary to feed back the distortion including the distortion. Therefore, it is necessary to widen the passband of the circuit. For example, in the
よって、DACのサンプリングレート等が大きくなり、消費電力が大きくなる。また、広帯域信号は、送信出力が低い時にC/N(Carrier to Noise Ratio:キャリア電力対雑音比)を十分に確保することが難しい。 Therefore, the sampling rate of the DAC is increased, and the power consumption is increased. In addition, it is difficult for a wideband signal to ensure a sufficient C / N (Carrier to Noise Ratio) when the transmission output is low.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、W−CDMAなどの広帯域の無線機器に適用した場合でも、線形性を確保することができ、また低消費電力化を実現できる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 a transmission device that can ensure linearity and realize low power consumption even when applied to a wideband wireless device such as W-CDMA. The purpose is to provide.
本発明の送信装置は、入力ベースバンド信号から振幅信号と位相信号を発生する振幅信号・位相信号変調手段と、制御遅延量により前記振幅信号と前記位相信号とを遅延調整する遅延調整手段と、遅延調整された前記振幅信号を変調して増幅することにより振幅変調信号を出力する振幅増幅手段と、遅延調整された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出力する高周波位相変調手段と、前記高周波位相変調信号と前記振幅変調信号とを合成して出力信号を生成する合成手段と、前記出力信号の歪みレベルを検出するとともに、該歪みレベルが最小となる前記制御遅延量を算出する歪み検出手段と、前記入力ベースバンド信号の帯域幅を判定し、判定した帯域幅に応じて前記歪み検出手段の動作/非動作を制御する帯域幅判定手段と、を備える構成を採る。 The transmission apparatus of the present invention includes an amplitude signal / phase signal modulation unit that generates an amplitude signal and a phase signal from an input baseband signal, a delay adjustment unit that delay-adjusts the amplitude signal and the phase signal according to a control delay amount, Amplitude amplification means for outputting an amplitude modulation signal by modulating and amplifying the amplitude signal adjusted for delay, and a high frequency for outputting a high frequency phase modulation signal by modulating a carrier frequency signal by the phase signal adjusted for delay A phase modulation means; a synthesis means for synthesizing the high-frequency phase modulation signal and the amplitude modulation signal to generate an output signal; and a control delay for detecting a distortion level of the output signal and minimizing the distortion level. Distortion detecting means for calculating the amount, and determining the bandwidth of the input baseband signal, and the operation of the distortion detecting means according to the determined bandwidth A configuration comprising a bandwidth determination means for controlling the non-operation, the.
本発明によれば、帯域幅に応じてFB歪み検出系を動作させることにより、振幅信号の経路と位相信号の経路の遅延誤差を補正して線形性を確保することができる。 According to the present invention, by operating the FB distortion detection system in accordance with the bandwidth, the delay error between the amplitude signal path and the phase signal path can be corrected to ensure linearity.
また、狭帯域時にのみ歪み検出系を動作させることにより、ADCサンプリングレートを低くすることができ、低消費電力化を図ることができる。また、狭帯域であれば同じ送信電力のダイナミックレンジでは電力密度が高くなるため、C/Nが良くなり精度良く補正することができる。 Further, by operating the distortion detection system only in a narrow band, the ADC sampling rate can be lowered, and the power consumption can be reduced. Also, if the bandwidth is narrow, the power density becomes high in the dynamic range of the same transmission power, so that the C / N is improved and correction can be performed with high accuracy.
その結果、広帯域かつ可変帯域のシステムに対応した、低消費電力で線形性の良い送信装置を実現することができる。 As a result, it is possible to realize a transmission apparatus with low power consumption and good linearity that is compatible with a wideband and variable band system.
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は、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図である。本実施の形態は、ET方式、EER方式又はポーラ変調方式を総称するドレイン変調方式のうち、ポーラ変調送信装置に適用した例である。ポーラ変調送信装置は、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。また、無線通信装置は、3G−LTEのような広帯域かつ送信信号の帯域幅(RB数)が可変のシステムである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a polar modulation transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The present embodiment is an example applied to a polar modulation transmission device among drain modulation methods that collectively refer to an ET method, an EER method, or a polar modulation method. The polar modulation transmission apparatus is mounted on a wireless communication apparatus such as a mobile terminal or its base station apparatus. The wireless communication apparatus is a system such as 3G-LTE that has a wide bandwidth and a variable transmission signal bandwidth (number of RBs).
図1において、ポーラ変調送信装置100は、ベースバンド変調部101、振幅信号・位相信号形成部102、遅延調整部103,104、DAC105、フィルタ106、システム電圧供給部107、電源変調部(LDO)108、位相変調部109、パワーアンプ(PA)110、フィードバック(FB)歪み検出回路111、及び帯域幅判定部115を備えて構成される。
In FIG. 1, a polar
また、FB歪み検出回路111は、ダウンコンバータ112、ADC113、及び歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114から構成される。
The FB
ベースバンド変調部101は、送信信号の符号化や多重化を行うことで同相成分のベースバンド信号I(t)と直角位相成分のベースバンド信号Q(t)を形成する。また、ベースバンド変調部101は、帯域幅判定の基となる情報を帯域幅判定部115に出力する。3G−LTE(Long Term Evolution)システムでは、端末から送信する信号の帯域幅が変化する。その帯域幅の単位を3G−LTEシステムではRB(Resource Block)という。3G−LTE方式の場合、送信RBの数と位置を帯域幅判定情報として帯域幅判定部115に渡す。例えば、ベースバンド変調部101は、制御chが1RBで、かつ帯域の端で送信していることを伝達する。
The
振幅信号・位相信号形成部102は、極座標変換器を備え、前記式(1)に従ってベースバンド信号I(t),Q(t)を、振幅成分R(t)からなる振幅信号と一定幅の位相成分θ(t)からなる高周波位相変調信号(RF位相変調信号)とに分離する。
The amplitude signal / phase
遅延調整部103,104は、歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114からの制御信号によって指示された制御遅延量に従って、振幅信号と位相信号とをそれぞれ遅延させて出力する。後述するように、狭帯域時に振幅信号と位相信号とのディレイが制御される。遅延調整部103から出力された振幅信号は、DAC105に入力され、遅延調整部104から出力された位相信号は、位相変調部109に入力される。
The
DAC105は、遅延調整部103から出力された振幅信号をアナログ変換する。フィルタ106は、アナログ変換された振幅信号を補間して電源変調部108に出力する。
The
システム電圧供給部107は、DC−DCコンバータから構成され、バッテリから供給される電源を安定化してパワーアンプ(PA)110の電源電圧として供給する。
The system
電源変調部108は、入力バッファ108aとMOSトランジスタ108bとから構成され、DC−DCコンバータから供給される電源電圧を、遅延調整された振幅信号に応じて変化させることにより振幅変調してパワーアンプ(PA)110の電源電圧を制御する。
The power
一方、遅延調整部104から出力された位相信号は、位相変調部109に入力される。位相変調部109は、VCO及びPLL回路を含んで構成され、遅延調整された位相信号をアップコンバートし、RF位相信号としてパワーアンプ(PA)110の信号入力端に出力する。具体的には、位相変調部109は、キャリア(搬送波)の中心周波数fCであるRF位相変調信号(cos(2πfCt+θ(t)))を生成し、生成したRF位相変調信号(cos(2πfCt+θ(t)))を最終段のパワーアンプ(PA)110に出力する。
On the other hand, the phase signal output from the
パワーアンプ(PA)110は、振幅成分R(t)の信号とRF位相変調信号(cos(2πfCt+φ(t)))とを合成する高周波増幅器である。パワーアンプ(PA)110に入力されるRF位相変調信号は、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。パワーアンプ(PA)110を非線形の領域でスイッチング動作させることができるため、非常に高効率な電力増幅を行うことが可能となる。 The power amplifier (PA) 110 is a high-frequency amplifier that synthesizes the signal of the amplitude component R (t) and the RF phase modulation signal (cos (2πf C t + φ (t))). Since the RF phase modulation signal input to the power amplifier (PA) 110 is a phase modulation signal having no fluctuation component in the amplitude direction, it becomes a constant envelope signal. Since the power amplifier (PA) 110 can be switched in a non-linear region, it is possible to perform very efficient power amplification.
FB歪み検出回路111は、出力信号の3次歪みレベルを検出するとともに、この3次歪みレベルが最小となる制御遅延量を算出する。以下、具体的に説明する。
The FB
ダウンコンバータ112は、図示しないミキサと発振器とローパスフィルタ(LPF)を有し、ミキサは、発振器により発生させた発信信号とRF位相変調信号とを乗算して、フィードバック信号の周波数をベースバンド周波数帯域に引き下げる。ローパスフィルタは、ダウンコンバートされたフィードバック信号に対し帯域制限を施す。なおダウンコンバータ112の構成はこれに限らず、要はパワーアンプ(PA)110から出力される高周波出力信号Poutの周波数を下げることができるものであればどのような回路を用いてもよい。
The down-
ダウンコンバータ112によって周波数が引き下げられた信号は、ADC113を介して歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114に入力される。
The signal whose frequency is lowered by the
歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114は、ダウンコンバータ112によりダウンコンバートされ、A/D変換された高周波出力信号の歪みレベルを検出し、この歪みレベルを基に、3次歪みが最小になる遅延調整部103,104の制御遅延量を算出する。歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114は、算出した制御遅延量に基づく制御信号を遅延調整部103,104に送出し、狭帯域時に3次歪みが最小になるように遅延調整部103,104の遅延を制御する。また、後述するように、歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114は、広帯域時には遅延誤差補正は行わない。
The distortion level detection and control delay
本実施の形態では、3G−LTEのような広帯域かつ送信信号の帯域幅(RB数)が可変のシステムを想定している。帯域幅判定部115は、帯域幅判定の基となる情報をベースバンド変調部101から受信する。3G−LTE方式の場合、帯域幅判定の基となる情報は、送信RBの数と位置であり、帯域幅判定部115は、ベースバンド変調部101からこの情報(例えば、1RBかつ帯域の端で送信や20RBで帯域の中心)を受け取る。
In the present embodiment, a system such as 3G-LTE is assumed that has a wide bandwidth and a variable transmission signal bandwidth (number of RBs). The
帯域幅判定部115は、送信RBの数と位置から帯域幅を判定し、帯域幅に応じてFB系をON/OFFする。具体的には、帯域幅判定部115は、広帯域時にはパワーアンプ(PA)110からダウンコンバータ112、ADC113、歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114、遅延調整部103,104に至るFB系をOFFし、狭帯域時にはこのFB系をONする。FB系のON/OFFは、FB歪み検出回路111又はその各部への電源供給/停止の他、スイッチによるFB経路の遮断でもよい。なおFB歪み検出回路111への電源供給停止では省電力化を図ることができスイッチによる方法では応答性に優れる。また、ポーラ変調送信装置100が搭載される無線通信装置の適用場所、例えば携帯端末置又は基地局装置により決定してもよい。
以下、上述のように構成されたポーラ変調送信装置100の動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the polar
ポーラ変調の基本動作は、既に広く知られた技術であるため説明を省略し、本実施の形態の特徴的な動作について述べる。 Since the basic operation of polar modulation is a technique that is already widely known, a description thereof will be omitted, and the characteristic operation of the present embodiment will be described.
ポーラ変調送信装置100は、3G−LTEのような広帯域かつ送信信号の帯域幅(RB数)が可変のシステムに適用される。
Polar
ベースバンド変調部101は、帯域幅判定の基となる送信RBの数と位置情報を帯域幅判定部115に出力する。3G−LTE方式の場合、送信RBの数と位置を帯域幅判定情報として帯域幅判定部115に渡す。
帯域幅判定部115は、ベースバンド変調部101から送信RBの数と位置情報を受け取る。帯域幅判定部115は、受け取った送信RBの数と位置を、所定の閾値と比較することで帯域幅(RB数)を判定する。
帯域幅判定部115は、広帯域時にはFB歪み検出回路111をOFFし、狭帯域時にはFB歪み検出回路111をONする。
The
図2は、広帯域時の送信信号のスペクトラムを示す特性図、図3は、狭帯域時の送信信号のスペクトラムを示す特性図である。図2及び図3の横軸に周波数[GHz]を示し、縦軸に送信信号の電力[dBm]を示している。図2に示すように、送信信号が広帯域時は信号のスペクトラムは特定の広い周波数帯域で急峻となる。広帯域時には、FB歪み検出回路111は、帯域幅判定部115によってOFFされ、従って遅延誤差補正は行わず、通常のポーラ変調回路動作となる。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a spectrum of a transmission signal in a wide band, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing a spectrum of a transmission signal in a narrow band. The horizontal axis of FIGS. 2 and 3 indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the power [dBm] of the transmission signal. As shown in FIG. 2, when the transmission signal has a wide band, the spectrum of the signal becomes steep in a specific wide frequency band. At the time of a wide band, the FB
一方、図3に示すように、送信信号が狭帯域時は信号のスペクトラムは狭い周波数帯域で急峻となる。また、この狭帯域時には、図3a.に示すように、スペクトラムの両端で出力レベルが盛り上がる3次歪みが発生する。狭帯域時には、FB歪み検出回路111は、帯域幅判定部115によってONされ、以下の遅延誤差補正動作が行われる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the transmission signal is a narrow band, the spectrum of the signal becomes steep in a narrow frequency band. Also, at this narrow band, FIG. As shown in FIG. 3, third-order distortion is generated in which the output level rises at both ends of the spectrum. In the narrow band, the FB
FB歪み検出回路111の歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114は、ダウンコンバータ112によりダウンコンバートされ、A/D変換された高周波出力信号(すなわちフィードバックされた出力信号)の歪みレベルを検出し、この歪みレベルを基に、最小二乗法などを用いて3次歪みが最小になる振幅信号と位相信号の制御遅延量を算出する。歪みレベル検出及び制御遅延量算出部114は、算出した制御遅延量に基づく制御信号を遅延調整部103,104に送出し、狭帯域時に3次歪みが最小になるように遅延調整部103,104の遅延を制御する。このように、狭帯域信号の時にのみ歪み検出系を動作させて、歪みが最小となるように振幅信号と位相信号の遅延誤差を補正する。
The distortion level detection and control delay
以上のように、本実施の形態のポーラ変調送信装置100は、広帯域かつ送信信号の帯域幅(RB数)が可変の通信システムに適用され、FB歪み検出回路111は、出力信号の歪みレベルを検出し、3次歪みが最小になるように遅延調整部103,104の遅延を制御する。帯域幅判定部115は、送信RBの数と位置から帯域幅を判定し、帯域幅に応じてFB歪み検出回路111をON/OFFする。
As described above, polar
ポーラ変調方式の送信装置では、振幅信号の経路と位相信号の経路に遅延時間差があると歪みが生じる。本実施の形態では、遅延時間差を補正するために、送信信号をフィードバックし3次歪みのレベルを検出し、歪みレベルが最小になるように遅延を制御することで線形性を確保する。 In a polar modulation type transmission apparatus, distortion occurs when there is a delay time difference between the path of the amplitude signal and the path of the phase signal. In this embodiment, in order to correct the delay time difference, the transmission signal is fed back, the third-order distortion level is detected, and the delay is controlled so that the distortion level is minimized to ensure linearity.
また、遅延時間の補正は、帯域がある閾値以下の狭帯域時に限定することで、広帯域時はFB系であるFB歪み検出回路111及び遅延調整部103,104を停止することができる。これによりFB系のADCサンプリングレート等を低くすることができ、FB系の通過帯域を狭くすることで低消費電力化を図ることができる。
In addition, the correction of the delay time is limited to a narrow band where the band is equal to or less than a certain threshold value, so that the FB
また、狭帯域であれば同じ送信電力のダイナミックレンジでは電力密度が高くなるため、C/Nが良くなり精度良く補正することができる。 Also, if the bandwidth is narrow, the power density becomes high in the dynamic range of the same transmission power, so that the C / N is improved and correction can be performed with high accuracy.
その結果、広帯域かつ可変帯域のシステムに対応した、低消費電力で線形性の良いポーラ変調方式の送信装置を実現することができる。本実施の形態のポーラ変調送信装置100を携帯無線端末装置等に搭載すれば、電池の消耗を防止でき、その分、送信装置や通信装置の使用時間を延ばすことができる。また、発熱量も低減できるため、これを搭載する無線通信装置の小型化を図ることができる。
As a result, it is possible to realize a polar modulation type transmission apparatus with low power consumption and good linearity, which is compatible with a wideband and variable band system. If polar
また、本実施の形態のポーラ変調送信装置100を、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すれば、広帯域時の低消費電力化を図ることができるため、小型にできると共に発熱量を低減できる。この結果、設備の大型化を防止でき、省スペース性を向上させることができる。
In addition, if the polar
ここで、本実施の形態では、送信信号の帯域幅を所定の閾値と比較し、広帯域時はFB系であるFB歪み検出回路111を停止するようにしているが、上記閾値は複数あってもよい。例えば、広帯域が一定期間以上継続するような場合は、閾値を上げることで、FB歪み検出回路111を動作させる機会を増やすことも可能である。このようにすれば、広帯域信号が連続する状況下でも遅延誤差の補償処理に移行することができ、ポーラ変調送信装置100の線形性を保つことができる。
Here, in the present embodiment, the bandwidth of the transmission signal is compared with a predetermined threshold, and the FB
また、FB系で直交復調器を用いる場合にキャリア周波数が固定である場合には、帯域幅が所定の閾値以下でも送信信号の位置がキャリア周波数より閾値より離れている場合はFB系をOFFすることによって同等の効果を得ることができる。以下、図4を参照して周波数帯域の中心及び端位置と本制御との関係について説明する。 In addition, when a quadrature demodulator is used in the FB system, if the carrier frequency is fixed, the FB system is turned off if the position of the transmission signal is further away from the threshold than the carrier frequency even if the bandwidth is below a predetermined threshold. The same effect can be obtained. Hereinafter, the relationship between the center and end positions of the frequency band and this control will be described with reference to FIG.
図4は、周波数帯域の位置と本制御との関係を説明する図である。図4中、Fcはキャリア周波数であり周波数帯域の中心位置を示す。 FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the position of the frequency band and this control. In FIG. 4, Fc is the carrier frequency and indicates the center position of the frequency band.
本実施の形態では、図4(a)に示すRB≦α(閾値)のときは、FB系を動作させ、図4(b)に示すRB>αのときは、FB系を動作させない。実際の動作では、図4(c)に示すように、キャリア周波数Fcに対して周波数が離れている位置で送信する場合がある。この場合、RB数は閾値α以下となる。FB系にキャリア周波数Fcが固定の直交変換器(ミキサ)を用いた場合、ADCに必要となる帯域はキャリア周波数Fcからの離調周波数に応じた周波数帯域である。よって、上記の場合には、RB数と送信周波数位置に応じて制御することがより望ましい。 In the present embodiment, when RB ≦ α (threshold) shown in FIG. 4A, the FB system is operated, and when RB> α shown in FIG. 4B, the FB system is not operated. In actual operation, as shown in FIG. 4C, there is a case where transmission is performed at a position where the frequency is away from the carrier frequency Fc. In this case, the number of RBs is equal to or less than the threshold value α. When an orthogonal transformer (mixer) having a fixed carrier frequency Fc is used in the FB system, the band required for the ADC is a frequency band corresponding to the detuning frequency from the carrier frequency Fc. Therefore, in the above case, it is more desirable to control according to the number of RBs and the transmission frequency position.
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2に係るポーラ変調送信装置の構成を示す図である。図1と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a polar modulation transmission apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.
図5において、ポーラ変調送信装置200は、図1のポーラ変調送信装置100に、さらにカウンタ201を備えて構成される。
In FIG. 5, the polar
カウンタ201は、閾値以上の広帯域信号が連続して送信された回数をカウントする。
The
帯域幅判定部115は、カウンタ201の計時を基に、一定時間以上連続で閾値以上の広帯域信号を送信した場合に、FB歪み検出回路111をONしてフィードバック系を動作させ、遅延誤差を補償する。
Based on the time measured by the
このように、本実施の形態によれば、閾値以上の広帯域信号が連続して送信された回数をカウントし、一定時間以上連続で閾値以上の広帯域信号を送信した場合には、送信信号が狭帯域でないときであってもFB歪み検出回路111を動作させ、遅延誤差を補償する。これにより、広帯域信号が連続する状況下で、長時間遅延誤差の補償が行われない事態を防ぐことができ、ポーラ変調送信装置200の線形性を保つことができる。
As described above, according to the present embodiment, the number of times that a broadband signal equal to or greater than the threshold is continuously transmitted is counted, and when the broadband signal equal to or greater than the threshold is transmitted for a certain time or longer, the transmission signal is narrowed. Even when not in the band, the FB
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3に係るポーラ変調送信装置の構成を示す図である。図1と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a polar modulation transmission apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.
図6において、ポーラ変調送信装置300は、図1のポーラ変調送信装置100に、さらに温度センサ301を備えて構成される。
In FIG. 6, a polar
温度センサ301は、装置内部(例えば、電源変調部(LDO)108や位相変調部109)の温度を検出し、温度変化を帯域幅判定部115に出力する。
The
帯域幅判定部115は、ある一定値以上の温度変化が生じた場合に、FB歪み検出回路111をONしてフィードバック系を動作させ、遅延誤差を補償する。
The
広帯域の通信システムでは、より精度が要求されるため、出荷時の調整のみではデバイスの温特等の環境によって生じるずれを補正しきれない。本実施の形態によれば、温度変化によって生じる出力信号の遅延誤差を補償することにより、ポーラ変調送信装置300の線形性を保つことが可能になる。これにより、例えば位相変調部109のVCOの変調感度がばらついた場合でも良好なRF位相変調信号を得ることができるため、高品質の信号を送信できるようになる。例えば、増幅器から発生する熱や外部温度によって、位相変調部109が多様な温度環境下に置かれ、この温度変化によってベースバンド変調部101の変調感度がばらついた場合でも、高品質の信号を送信できる。
In a broadband communication system, higher accuracy is required, so that a shift caused by an environment such as a temperature characteristic of a device cannot be corrected only by adjustment at the time of shipment. According to the present embodiment, it is possible to maintain the linearity of polar
特に、携帯電話機等の携帯端末においては、送信電力制御や外部温度変化に伴って電圧制御発振器の温度変化も大きくなるので、本実施の形態のポーラ変調送信装置300を携帯電話機等の携帯端末に適用すると非常に好適である。
In particular, in a portable terminal such as a mobile phone, the temperature change of the voltage controlled oscillator increases with transmission power control and external temperature change, so the polar
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。 The above description is an illustration of a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to this.
なお、上記各実施の形態では、ポーラ変調方式の場合について述べたが、ポーラ変調方式に限定されず、ET方式、EER方式など他の変調方式に適用することができる。 In the above embodiments, the case of the polar modulation method has been described. However, the present invention is not limited to the polar modulation method, and can be applied to other modulation methods such as the ET method and the EER method.
また、各変調方式の周波数帯も本実施の形態で述べた帯域に限定されるものではなく、各変調方式で適宜周波数帯を使用することにより、同様の効果を得ることができる。 Further, the frequency band of each modulation method is not limited to the band described in this embodiment, and the same effect can be obtained by appropriately using the frequency band in each modulation method.
また、上記各実施の形態では、ポーラ変調送信装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上のものであり、送信装置及び無線通信装置、ポーラ変調器などであってもよい。 In each of the above-described embodiments, the name “polar modulation transmission device” is used. However, this is for convenience of explanation, and may be a transmission device, a wireless communication device, a polar modulator, or the like.
さらに、上記ポーラ変調送信装置を構成する各回路部、例えば遅延調整部103,104の種類そのビット数及び接続方法など、さらにはFB系のダウンコンバート方法などは前述した実施の形態に限られない。
Further, the types of each circuit unit constituting the polar modulation transmission apparatus, for example, the types of the
本発明に係る送信装置はW−CDMAなどの広帯域の無線機器おいて線形性を確保できる効果を有し、3G端末や3G−LTE端末の送信装置を搭載する携帯電話機等の携帯端末装置や、無線基地局等の無線通信装置に有用である。 The transmission device according to the present invention has an effect of ensuring linearity in a wideband wireless device such as W-CDMA, and has a mobile terminal device such as a mobile phone equipped with a 3G terminal or 3G-LTE terminal transmission device, This is useful for wireless communication devices such as wireless base stations.
100,200,300 ポーラ変調送信装置
101 ベースバンド変調部
102 振幅信号・位相信号形成部
103,104 遅延調整部
105 DAC
106 フィルタ
107 システム電圧供給部
108 電源変調部(LDO)
109 位相変調部
110 パワーアンプ(PA)
111 フィードバック歪み検出回路
112 ダウンコンバータ
113 ADC
114 歪みレベル検出及び制御遅延量算出部
115 帯域幅判定部
201 カウンタ
301 温度センサ
100, 200, 300 Polar
106
109
111 Feedback
114 distortion level detection and control delay
Claims (5)
制御遅延量により前記振幅信号と前記位相信号とを遅延調整する遅延調整手段と、
遅延調整された前記振幅信号を変調して増幅することにより振幅変調信号を出力する振幅増幅手段と、
遅延調整された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出力する高周波位相変調手段と、
前記高周波位相変調信号と前記振幅変調信号とを合成して出力信号を生成する合成手段と、
前記出力信号の歪みレベルを検出するとともに、該歪みレベルが最小となる前記制御遅延量を算出する歪み検出手段と、
前記入力ベースバンド信号の帯域幅を判定し、判定した帯域幅に応じて前記歪み検出手段の動作/非動作を制御する帯域幅判定手段と、
を備える送信装置。 Amplitude signal / phase signal modulation means for generating an amplitude signal and a phase signal from an input baseband signal,
A delay adjusting means for delay adjusting the amplitude signal and the phase signal according to a control delay amount;
An amplitude amplifying means for outputting an amplitude modulation signal by modulating and amplifying the amplitude signal subjected to delay adjustment;
High-frequency phase modulation means for outputting a high-frequency phase modulation signal by modulating a carrier frequency signal with the phase signal that has been subjected to delay adjustment; and
Combining means for combining the high-frequency phase modulation signal and the amplitude modulation signal to generate an output signal;
Distortion detecting means for detecting the distortion level of the output signal and calculating the control delay amount at which the distortion level is minimized;
A bandwidth determination unit that determines a bandwidth of the input baseband signal and controls operation / non-operation of the distortion detection unit according to the determined bandwidth;
A transmission apparatus comprising:
前記帯域幅判定手段は、一定値以上の温度変化が生じた場合に前記歪み検出手段を動作させる請求項1記載の送信装置。
It has a temperature sensor that detects temperature changes in the device,
The transmission apparatus according to claim 1, wherein the bandwidth determination unit operates the distortion detection unit when a temperature change equal to or greater than a certain value occurs.
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