JP2010028192A - 無線送信装置及び無線送信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】制御の複雑化を回避しつつ、高品質の無線送信を実現できる無線送信装置及び無線送信方法を提供すること。
【解決手段】変調信号の電力をシンボル単位で制御して前記変調信号を送信する無線送信装置１００において、目標値決定部１３０が変調信号の電力値に基づいて印加電源電圧目標値を決定し、目標値補正部１４０が２シンボル間の電力差に基づいて、その２シンボルのうち電力の小さいシンボルに対する増幅時の印加電源電圧目標値を補正する。こうすることで、制御の複雑化を回避しつつ、高品質の無線送信を実現できる無線送信装置を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーアンプを備える無線送信装置及び無線送信方法に関する。

パワーアンプを備える無線送信装置では、変調信号をパワーアンプに印加する印加電源電圧に基づいて増幅して送信している（例えば、特許文献１参照）。印加電源電圧の値を調整することにより、パワーアンプの線形動作領域幅を調整することができる。印加電源電圧は、例えば、ＤＣＤＣコンバータなどの電圧変換器が電源の電圧を変換することにより、得られる。

このような無線送信装置は、Ｗ−ＣＤＭＡ端末にも搭載されている。Ｗ−ＣＤＭＡでは適応変調が用いられており、変調条件が変わるのに伴い、変調信号の電力ピークも変化する。従って、電力ピークがパワーアンプの線形動作領域から外れないように、電力ピークの変化に応じてパワーアンプの線形動作領域幅が調整されている。

また、電力ピークに合わせた印加電源電圧で固定すると、変調信号の電力が低レベルの期間では無駄な電力が消費されることになる。従って、変調信号の電力に応じてパワーアンプの線形動作領域幅を調整することにより、高い電力効率の無線送信装置が実現される。
特開２００４−３６３８７６号公報

ところで、Ｗ−ＣＤＭＡでは、１スロット(３３３μs)単位で変調条件が変更されるのに対して、３ＧＰＰ ＬＴＥでは、基本的に１サブフレーム(１ｍｓ)単位で変調条件が変更されるが、ある１シンボル（６６μs）のみ変調条件および送信電力が変更される場合がある。

３ＧＰＰ ＬＴＥのように、１シンボルのみ高速で変調条件、送信電力が制御される方式において、ＤＣＤＣコンバータなどの電圧変換器が用いられると、その電圧の変化速度が制御速度に追従できずに、送信変調信号に歪みが生じてしまう問題がある。

また、電圧変化速度が制御速度に遅れることを見越して、電圧変換器の動作開始タイミングを早める等の制御を行うこともできるが、そうすると制御が複雑になってしまう問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、制御の複雑化を回避しつつ、高品質の無線送信を実現できる無線送信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線送信装置は、変調信号の電力をシンボル単位で制御して前記変調信号を送信する無線送信装置であって、前記変調信号を入力とし、当該入力変調信号を印加電源電圧に基づいて増幅するパワーアンプと、前記パワーアンプの印加電源電圧目標値に基づいて電源電圧を前記印加電源電圧に変換する電圧変換器と、前記変調信号の電力値に基づいて前記印加電源電圧目標値を決定する決定手段と、２シンボル間の電力差に基づいて、前記２シンボルのうち電力の小さいシンボルに対する増幅時の前記印加電源電圧目標値を補正する補正手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線送信方法は、変調信号の電力をシンボル単位で制御して前記変調信号を送信する無線送信方法であって、前記変調信号を入力とし、当該入力変調信号を印加電源電圧に基づいて増幅するステップと、前記パワーアンプの出力電力目標値に基づいて電源電圧を前記印加電源電圧に変換するステップと、前記変調信号の電力値に基づいて前記出力電力目標値を決定するステップと、２シンボル間の電力差に基づいて、前記２シンボルのうち電力の小さいシンボルの出力電力目標値を補正するステップと、を具備する。

本発明によれば、制御の複雑化を回避しつつ、高品質の無線送信を実現できる無線送信装置及び無線送信方法を提供することができる。

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。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置１００の構成を示すブロック図である。無線送信装置１００は、変調信号を、その電力をシンボル単位で制御して送信する。以下では、無線送信装置１００が３ＧＰＰ ＬＴＥ端末に適用される場合を例にとり説明する。

図１において無線送信装置１００は、変調部１１０と、電力算出部１２０と、目標値決定部１３０と、目標値補正部１４０と、電圧変換部１５０と、パワーアンプ１６０とを有する。

変調部１１０は、送信データを入力とし、入力送信データに変調処理を施す。この変調処理では、シンボル単位で変調信号の電力調整が行われる。

図２は、３ＧＰＰ ＬＴＥ端末が送信するフレームにおける送信電力をシンボルごとに表した図である。３ＧＰＰ ＬＴＥの上り回線送信信号には、各端末の伝播環境を測定するために用いられるＳＲＳ（Sounding Reference Signal）と、データ送信に用いられるＰＵＳＣＨ信号と、そのＰＵＳＣＨ信号を復調するために用いられるＤＲＳ（Demodulation Reference Signal）とを含む。ＳＲＳは、サブフレームの先頭又は末尾に配置される。また、ＳＲＳは、いくつかの決められた固定帯域幅で送信される信号である。ＳＲＳの送信に用いられる帯域幅は、通信状況によって選択される。また、ＳＲＳは、ＰＵＳＣＨ信号及びＤＲＳとは別個に送信電力制御され、ＰＵＳＣＨ信号及びＤＲＳに比べて、高い送信電力（つまり、出力電力目標値）に設定されることがある。

変調部１１０で得られた変調信号は、電力算出部１２０、目標値補正部１４０、及びパワーアンプ１６０に出力される。

電力算出部１２０は、変調部１１０から出力された変調信号の電力をシンボルごとに算出する。

目標値決定部１３０は、電力算出部１２０で算出された変調信号の電力値に基づいて印加電源電圧目標値（Ｖｃｃ）を決定する。目標値決定部１３０は、例えば、図３に示すような変調信号の電力値対印加電源電圧目標値のルックアップテーブルを保持している。目標値決定部１３０は、このルックアップテーブルを用いて印加電源電圧目標値を決定する。目標値決定部１３０は、ルックアップテーブルにおいて電力算出部１２０で算出された変調信号の電力値に対応する印加電源電圧目標値を目標値補正部１４０に出力する。

目標値補正部１４０は、２シンボル間の電力差に基づいて、その２シンボルのうち電力の小さいシンボルに対する増幅時の印加電源電圧目標値を補正する。すなわち、３ＧＰＰ ＬＴＥの上り回線送信信号の場合には、ＳＲＳの変調信号とＰＵＳＣＨ信号の変調信号との電力差に基づいて、ＰＵＳＣＨ信号を増幅する際の印加電源電圧目標値を補正する。

目標値補正部１４０は、電力差算出部１４２と、オフセット決定部１４４と、加算器１４６とを有する。

電力差算出部１４２は、変調部１１０から出力された変調信号に基づいて、隣接シンボル間の電力差を算出する。

オフセット決定部１４４は、電力差算出部１４２で算出された電力差に基づいて、その隣接シンボルのうち電力の小さいシンボルのオフセットを決定する。オフセット決定部１４４は、図４に示すような電力差対オフセット電圧のルックアップテーブルを保持している。オフセット決定部１４４は、このルックアップテーブルを用いてオフセットを決定する。オフセット決定部１４４は、ルックアップテーブルにおいて電力差算出部１４２で算出された電力差に対応するオフセットを加算器１４６に出力する。

加算器１４６は、目標値決定部１３０で決定された、電力の小さいシンボルに対する増幅時の印加電源電圧目標値に、オフセット決定部１４４で決定されたオフセットを加算する。こうして、２シンボルのうち電力の小さいシンボルに対する増幅時の印加電源電圧目標値が補正される。

電圧変換部１５０は、目標値補正部１４０から受け取る印加電源電圧目標値に基づいて、電源（図示せず）の電源電圧をパワーアンプ１６０に実際に印加される印加電源電圧に変換する。電圧変換部１５０は、例えば、ＤＣＤＣコンバータである。

パワーアンプ１６０は、入力変調信号を、電圧変換部１５０から受け取る印加電源電圧に基づいて増幅する。

次に、以上の構成を有する無線送信装置１００の動作について説明する。

まず、送信データは、変調部１１０に入力され、そこで変調処理が施される。図５に示すように、ＳＲＳ、ＰＵＳＣＨ信号の順で送信データが入力される。

電力算出部１２０では、変調部１１０で形成された変調信号の電力がシンボルごとに算出される。目標値決定部１３０では、電力算出部１２０で算出された変調信号の電力値に基づいて印加電源電圧目標値（Ｖｃｃ）が決定される。図５に示すようにＳＲＳの印加電源電圧目標値は、ＰＵＳＣＨ信号の印加電源電圧目標値よりも大きい。

また、電力差算出部１４２では、隣接シンボル間の電力差（デルタＰ）が算出される。オフセット決定部１４４では、電力差算出部１４２で算出された電力差（デルタＰ）に基づいてオフセットＶ_offsetが算出される。

加算器１４６では、目標値決定部１３０で決定された、電力の小さいシンボルに対する増幅時の印加電源電圧目標値に、オフセット決定部１４４で決定されたオフセットが加算される。こうして補正後の印加電源電圧目標値が得られる。

電圧変換部１５０では、目標値補正部１４０から受け取る印加電源電圧目標値に基づいて、電源（図示せず）の電源電圧が、パワーアンプ１６０に実際に印加される印加電源電圧に変換される。

ここで、印加電源電圧目標値が変更されても、電圧変換部１５０の出力電圧がその目標値に直ぐに到達する訳ではない。すなわち、図５において点線で示されるように目標値に到達するまでにタイムラグが発生する。このタイムラグに起因して、上記したように変調信号に歪みが生じてしまうことがある。

無線送信装置１００では、電力の小さいシンボル（ここでは、ＰＵＳＣＨ信号のシンボル）の印加電源電圧目標値は、オフセットが加算されることにより大きく設定される。これにより、上記タイムラグを小さくすることができるので、変調信号の歪みを小さくすることができる。従って、高品質の無線送信が、印加電源電圧目標値に電力差に応じたオフセットを加算するという簡単な制御によって実現される。

以上のように本実施の形態によれば、変調信号の電力をシンボル単位で制御して前記変調信号を送信する無線送信装置１００において、目標値決定部１３０が変調信号の電力値に基づいて印加電源電圧目標値を決定し、目標値補正部１４０が２シンボル間の電力差に基づいて、その２シンボルのうち電力の小さいシンボルに対する増幅時の印加電源電圧目標値を補正する。こうすることで、制御の複雑化を回避しつつ、高品質の無線送信を実現できる無線送信装置を実現することができる。

なお、オフセット決定部１４４が保持する、電力差対オフセット電圧のルックアップテーブルは、図６（ａ）に示すようなものでもよい。図６（ａ）に示されるルックアップテーブルでは、オフセットＶ_offsetは電力差Ｐ_offsetに対する２次曲線で表される（図６（ｂ）参照）。すなわち、オフセットと電力差の２乗とは比例する。

このルックアップテーブルを用いて決定されるオフセットは、電力差Ｐ_offsetが大きくなるほど２次関数的に大きくなる。このようにオフセットを制御することにより、印加電源電圧目標値の変化量を一定幅に抑えることができる。従って、上記タイムラグも一定の範囲に収まるので、変調信号の歪みをさらに小さくすることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、２シンボル間の電力差と更に変調信号の電力値とに基づいて印加電源電圧目標値が補正される。

図７は、実施の形態２に係る無線送信装置２００の構成を示すブロック図である。

図７において、無線送信装置２００は、目標値補正部２１０を有する。目標値補正部２１０は、オフセット決定部２１２を有する。

目標値補正部２１０おいて、オフセット決定部２１２は、電力差算出部１４２で算出された電力差と更に電力算出部１２０で算出された電力値とに基づいて、隣接シンボルのうち電力の小さいシンボルのオフセットを決定する。オフセット決定部２１２は、図８にしめすような電力差対オフセット電圧のルックアップテーブルを保持している。すなわち、算出電力値ごとに、１つの電力差対オフセット電圧のルックアップテーブルが保持されている。ルックアップテーブルに対応する算出電力値が小さいほど、そのルックアップテーブルにおけるオフセットの最大値は小さい。このようなルックアップテーブルを用いて印加電源電圧目標値を補正することにより、電力の小さいシンボルの補正後印加電源電圧目標値が電力の大きいシンボルの印加電源電圧目標値を超えてしまうことを防止できる。これにより、電力の小さいシンボルの増幅時に過剰な電源電圧が印加されることを防止できるので、電力効率の低下を防止することができる。

図９は、無線送信装置２００の動作説明に供する図である。

ＳＲＳの電力値が１５ｄＢｍである場合、オフセット決定部２１２は、１５ｄＢｍに対応するルックアップテーブルを用いてオフセットを決定する。こうすることで、電力の小さいシンボルの補正後印加電源電圧目標値（図９では、補正後Ｖｃｃ１）が電力の大きいシンボルの印加電源電圧目標値を超えてしまうことを防止できる。

このようにＳＲＳの算出電力値がＳＲＳの最大送信電力２４ｄＢｍに対して十分小さい場合には、すべての印加電源電圧目標値に対して１つのルックアップテーブル（例えば、図８の２４ｄＢｍに対応するルックアップテーブル）でオフセットを決定すると次のような不都合が生じる可能性がある。

すなわち、算出電力値が１５ｄＢｍのとき印加電源電圧目標値は１．５Ｖとする。ＰＵＳＣＨ信号の算出電力が５ｄＢｍであるとき、２４ｄＢｍのルックアップテーブルにおける電力差１０ｄＢｍ（ＳＲＳの算出電力値１５ｄＢｍ−ＰＵＳＣＨ信号の算出電力５ｄＢｍ）に対応するオフセットの値は、０．５Ｖである。パワーアンプの印加電源電圧の設定値には下限があり、この下限値が１．２Ｖとする。この下限値１．２Ｖにオフセット０．５Ｖを加算して得られる補正後印加電源電圧目標値（図９では、補正後Ｖｃｃ２）が印加電源電圧目標値１．５Ｖを超えてしまって、電力効率が低下する。

これに対して、無線送信装置２００では、ＳＲＳを増幅する際に設定される印加電源電圧目標値を、ＰＵＳＣＨ信号を増幅する際に設定されるす印加電源電圧目標値が超えないようにオフセット電圧値を設定するので、電力効率の低下を防ぐことができる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、電力差に基づいて決定されたオフセットとオフセット上限値とのうち小さい方を選択し、選択されたオフセットを用いて印加電源電圧目標値を補正する。

図１０は、実施の形態３に係る無線送信装置３００の構成を示すブロック図である。

図１０において、無線送信装置３００は、目標値補正部３１０を有する。目標値補正部３１０は、オフセット上限設定部３１２と、オフセット選択部３１４とを有する。

オフセット上限設定部３１２は、電力差算出部１４２で算出された電力差に係る２シンボルそれぞれの算出電力値に対応する印加電源電圧目標値の差をオフセット上限値として設定する。ここで、算出電力値から印加電源電圧目標値への変換には、図３に示す変調信号の電力値対印加電源電圧目標値のルックアップテーブルが用いられる。

オフセット選択部３１４は、オフセット決定部１４４で決定されたオフセット及び上記オフセット上限値のうち値の小さいオフセットを選択する。この選択されたオフセットが加算器１４６に出力される。

以上のようにオフセット上限値を設定することによっても、電力の小さいシンボルの補正後印加電源電圧目標値が電力の大きいシンボルの印加電源電圧目標値を超えてしまうことを防止できる。

本発明の無線送信装置及び無線送信方法は、制御の複雑化を回避しつつ、高品質の無線送信を実現できるものとして有用である。

本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 ３ＧＰＰ ＬＴＥ端末が送信するフレームにおける送信電力をシンボルごとに表した図 変調信号の電力値対印加電源電圧目標値のルックアップテーブルを示す図 電力差対オフセット電圧のルックアップテーブルを示す図 実施の形態１に係る無線送信装置の動作説明に供する図 電力差対オフセット電圧のルックアップテーブルのバリエーションを示す図 実施の形態２に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 実施の形態２の電力差対オフセット電圧のルックアップテーブルを示す図 実施の形態２に係る無線送信装置の動作説明に供する図 実施の形態３に係る無線送信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１００，２００，３００ 無線送信装置
１１０ 変調部
１２０ 電力算出部
１３０ 目標値決定部
１４０，２１０，３１０ 目標値補正部
１４２ 電力差算出部
１４４，２１２ オフセット決定部
１４６ 加算器
１５０ 電圧変換部
１６０ パワーアンプ
３１２ オフセット上限設定部
３１４ オフセット選択部

Claims (7)

1. 変調信号の電力をシンボル単位で制御して前記変調信号を送信する無線送信装置であって、
   前記変調信号を入力とし、当該入力変調信号を印加電源電圧に基づいて増幅するパワーアンプと、
   前記パワーアンプの印加電源電圧目標値に基づいて電源電圧を前記印加電源電圧に変換する電圧変換器と、
   前記変調信号の電力値に基づいて前記印加電源電圧目標値を決定する決定手段と、
   ２シンボル間の電力差に基づいて、前記２シンボルのうち電力の小さいシンボルに対する増幅時の前記印加電源電圧目標値を補正する補正手段と、
   を具備する無線送信装置。
2. 前記補正手段は、前記電力差を算出する算出手段と、
   前記算出された電力差に基づいて、前記２シンボルのうち電力の小さいシンボルのオフセットを決定するオフセット決定手段と、
   前記電力の小さいシンボルに対する増幅時の印加電源電圧目標値に前記オフセットを加算する加算器と、
   を具備する請求項１に記載の無線送信装置。
3. 前記オフセットと前記算出された電力差の２乗とは比例する、
   請求項２に記載の無線送信装置。
4. 前記補正手段は、前記２シンボル間の電力差と前記変調信号の電力値とに基づいて前記印加電源電圧目標値を補正する、
   請求項１に記載の無線送信装置。
5. 前記補正手段は、前記電力差を算出する算出手段と、
   前記算出された電力差に基づいて、前記２シンボルのうち電力の小さいシンボルのオフセットを決定するオフセット決定手段と、
   前記電力差に係る２シンボルそれぞれの電力値に対応する前記印加電源電圧目標値の差をオフセット上限値として設定する上限値設定手段と、
   前記決定されたオフセット及び前記オフセット上限値のうち値の小さいオフセットを選択する選択手段と、
   前記電力の小さいシンボルの出力電力目標値に前記選択されたオフセットを加算する加算器と、
   を具備する請求項１に記載の無線送信装置。
6. 前記無線送信装置は、３ＧＰＰ ＬＴＥ端末に搭載され、
   前記電力差に係る２シンボルは、それぞれＳＲＳ（Sounding Reference Signal）がマッピングされたシンボルと、前記ＳＲＳに比べて前記電力値の小さいＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）信号がマッピングされたシンボルである、
   請求項１に記載の無線送信装置。
7. 変調信号の電力をシンボル単位で制御して前記変調信号を送信する無線送信方法であって、
   前記変調信号を入力とし、当該入力変調信号を印加電源電圧に基づいて増幅するステップと、
   前記パワーアンプの出力電力目標値に基づいて電源電圧を前記印加電源電圧に変換するステップと、
   前記変調信号の電力値に基づいて前記出力電力目標値を決定するステップと、
   ２シンボル間の電力差に基づいて、前記２シンボルのうち電力の小さいシンボルの出力電力目標値を補正するステップと、
   を具備する無線送信方法。
   

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