JP2010130207A - Wireless communication apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信装置と方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus and method.
携帯電話端末(セルラ端末)等の無線通信装置(端末)においては、機器の高機能化や高速化に伴って、音声通話のみならず、高速データ通信もよく使われている。 In wireless communication devices (terminals) such as mobile phone terminals (cellular terminals), not only voice calls but also high-speed data communication are often used as devices become more functional and faster.
GSM(Global System for Mobile comminications)通信方式では、一般的な送信器のアーキテクチャとして回路構成と制御が簡易であることから、ダイレクトコンバージョン方式がRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit:無線周波数集積回路、単に「トランシーバ」ともいう)の設計に多用されている。 In the GSM (Global System for Mobile Communications) communication system, since the circuit configuration and control are simple as a general transmitter architecture, the direct conversion system is RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit: simply “transceiver” Is often used in the design.
GSM通信方式に使われるGMSK(Gaussian minimum phase Shift Keying Modulation)変調は定包絡線変調方式であるため、電力増幅器(パワーアンプ)は飽和動作させることが可能である。電力増幅器を飽和動作させることにより、電力増幅器の消費電流を低減することができる。電力増幅器および送信器の効率を高めることにより、電池の持ち時間も長くなる。 Since GMSK (Gaussian minimum phase keying modulation) modulation used in the GSM communication system is a constant envelope modulation system, the power amplifier (power amplifier) can be operated in saturation. By saturating the power amplifier, current consumption of the power amplifier can be reduced. Increasing the efficiency of the power amplifier and transmitter also increases battery life.
しかしながら、GMSK変調方式を利用したGSMのパケットデータ通信は、最大スループット171.2kbpsであり、高速データ通信のニーズを満たしていない。 However, GSM packet data communication using the GMSK modulation method has a maximum throughput of 171.2 kbps and does not satisfy the needs for high-speed data communication.
GSM通信方式において、デジタル変調方式として8位相偏移変調(8PSK:Phase Shift Keying)などの線形変調方式が使用されるに至っている。8位相偏移変調(8PSK)を使用することによって、転送速度は、最大スループット473.6kbpsに達しており、高速データ通信に適している。 In the GSM communication system, a linear modulation system such as 8-phase shift keying (8PSK) has been used as a digital modulation system. By using 8-phase shift keying (8PSK), the transfer rate reaches a maximum throughput of 473.6 kbps, which is suitable for high-speed data communication.
なお、電力増幅器のバイアス電圧制御に関して、特許文献1には、送信信号の送信電力増幅利得を可変制御する利得可変回路(AGC)と、送信信号を電力増幅する電力増幅器と、送信電力制御を行うためのフィードバックループを形成する第1の制御系と、低出力時に電力増幅器のバイアス電圧を制御することにより低消費電力化を図るための第2の制御系として、電力増幅器にバイアス電圧を与えるバイアス電圧生成部と、利得変動補償部を備えた構成が開示されている。特許文献2には、更新前後の送信電力制御情報に対応するバイアス制御信号の変化量を求め、その変化量が閾値未満の場合バイアス生成部を選択し、送信電力情報に対応したバイアス制御信号をバイアス生成部に入力するとともに、利得制御信号を可変利得増幅器に入力し、変化量が閾値以上の場合、バイアス制御信号と直流電源の直流電圧とからバイアス電圧の変化量を算出し、変化量を用いて利得補正値を算出し利得制御信号に加算し直流電源を選択して電力増幅器に入力しバイアス制御信号をバイアス生成部に入力するとともに利得制御信号を可変利得増幅器に入力する。特許文献3には、可変減衰器は送信電力を制御するための送信信号のレベルを可変する。線形電力増幅器は線形領域又は準線形領域で増幅し、バイアス制御回路は、可変減衰器の減衰量を制御する減衰量制御回路からの減衰量に応じて線形増幅器のバイアス電圧を制御することで、高精度、広いダイナミックレンジ、低歪、消費電力の低減を図る装置の構成が開示されている。
Regarding bias voltage control of a power amplifier,
以下に本発明による関連技術の分析を与える。 The following is an analysis of the related art according to the present invention.
8位相偏移変調(8PSK)をGSM通信方式に使用する場合、次のような課題がある。高速通信に適する8位相偏移変調(8PSK)は、位相情報と振幅情報を含んでいる。8位相偏移変調(8PSK)はGMSKの定包絡線変調方式と異なり、振幅が約17dB程変化する。振幅の変動によって、増幅器の振幅転送機能の非線形性により、隣接チャネル漏洩電力の成分であるスペクトラム・リグロースが発生し、転送信号に歪が生じる。 When 8-phase shift keying (8PSK) is used for the GSM communication system, there are the following problems. 8-phase shift keying (8PSK) suitable for high-speed communication includes phase information and amplitude information. In 8-phase shift keying (8PSK), the amplitude changes by about 17 dB, unlike the GMSK constant envelope modulation method. Due to the fluctuation in amplitude, non-linearity of the amplitude transfer function of the amplifier causes spectrum regrowth, which is a component of adjacent channel leakage power, and distortion occurs in the transfer signal.
このため、8位相偏移変調(8PSK)ダイレクトコンバージョンを利用した送信器では、飽和動作する電力増幅器を用いることはできず、電力増幅器の線形領域で動作させることが必要となる。 For this reason, a transmitter using 8-phase shift keying (8PSK) direct conversion cannot use a power amplifier that operates in saturation, and must operate in a linear region of the power amplifier.
線形動作する電力増幅器は飽和動作する電力増幅器よりも消費電流が大きく、送信器の効率も低くなり、電池の持ち時間は短くなる。 A power amplifier that operates linearly consumes more current than a power amplifier that operates in saturation, the efficiency of the transmitter is low, and the battery life is short.
また、GSM通信方式では、移動端末は、いつも最大パワーで送信するわけではなく、基地局の電波強度情報(電界強度)によって、携帯送信器が必要な送信パワーだけを送信する。GSM通信方式では、移動端末と基地局の距離によって、移動端末の送信パワーが基地局によって制御されている。移動端末が基地局に近づき距離が小さくなれば、移動端末は基地局からの信号強度情報により、最適な送信パワーまで下げる。8位相偏移変調(8PSK)で動作する時、このようなパワーコントロールを行っている。 In the GSM communication system, the mobile terminal does not always transmit at the maximum power, but the mobile transmitter transmits only the necessary transmission power according to the radio field strength information (electric field strength) of the base station. In the GSM communication system, the transmission power of the mobile terminal is controlled by the base station according to the distance between the mobile terminal and the base station. When the mobile terminal approaches the base station and the distance becomes small, the mobile terminal reduces the transmission power to the optimum transmission power based on the signal strength information from the base station. Such power control is performed when operating in 8-phase shift keying (8PSK).
8位相偏移変調(8PSK)の動作で、低パワー送信時、線形動作する電力増幅器の消費電流の削減は、8位相偏移変調(8PSK)等線形変調方式の送信器にとって、1つの課題となる。 Reduction of the current consumption of a power amplifier that operates linearly at low power transmission in the operation of 8-phase shift keying modulation (8PSK) is one issue for transmitters of linear modulation methods such as 8-phase shift keying modulation (8PSK). Become.
本発明の目的は、低パワー送信時、線形動作する電力増幅器の消費電力の削減を可能とする装置、方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an apparatus and a method that can reduce the power consumption of a linearly operating power amplifier during low power transmission.
本願で開示される発明は前記課題を解決するため、概略以下の構成とされる。 In order to solve the above problems, the invention disclosed in the present application is generally configured as follows.
本発明においては、予め定められた所定のレベル以下のパワーで送信時に、線形動作する電力増幅器のバイアス電圧を、前記所定のレベルよりも大のパワーで送信する場合よりも、低い値に設定する。 In the present invention, the bias voltage of the linearly operating power amplifier is set to a lower value than when transmitting at a power higher than the predetermined level at the time of transmission at a power lower than a predetermined level. .
本発明によれば、8位相偏移変調(8PSK)方式等線形変調方式の送信器の低パワー送信時、線形動作する電力増幅器の消費電力を削減でき、送信器の電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。 According to the present invention, the power consumption of a linearly operating power amplifier can be reduced at the time of low power transmission of a linear modulation system transmitter such as an 8-phase shift keying modulation (8PSK) system, the power efficiency of the transmitter is improved, and the battery You can extend your time.
本発明においては、無線通信装置において、8位相偏移変調(8PSK)で送信時、基地局から要求された送信電力が所定レベルより小さくなった場合に、線形動作の電力増幅器のバイアス電圧を下げることにより、電力増幅器の消費電流を抑えて電力増幅器の低出力時の消費電流の低減を実現する。 In the present invention, when the transmission power requested from the base station becomes lower than a predetermined level at the time of transmission by 8-phase shift keying modulation (8PSK) in the wireless communication apparatus, the bias voltage of the linear operation power amplifier is lowered. As a result, the current consumption of the power amplifier is suppressed and the current consumption at the time of low output of the power amplifier is reduced.
本発明の実施例について説明する。図1は、本発明の一実施例の構成を示す図である。図1には、ダイレクトコンバージョン方式の送信器の構成が示されている。 Examples of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the configuration of a direct conversion type transmitter.
本実施例の送信器は、トランシーバ(RFIC)1の送信部と、線形動作する電力増幅器(パワーアンプ)2を備えている。電力増幅器2のバイアス電圧を高く/低く設定することによって、電力増幅器2のゲインは高く/低く設定される。電力増幅器2で電力増幅された送信信号はアンテナ11から無線送信される。トランシーバ(RFIC)1の送信部は、8位相偏移変調(8PSK)方式を使用したダイレクトコンバージョンアーキテクチャである。ベースバンドアナログ信号の同相成分(I)と直交成分(Q)はローパスフィルタ6、7を介して乗算器(ミキサ)10−1、10−2にそれぞれ入力される。乗算器(ミキサ)10−1、10−2は、局部発振器8からの発振出力と、該発振出力を移相器9で90度シフトした信号とそれぞれ入力し、I、Q信号と乗算(アップコンバート)する。乗算器(ミキサ)10−1、10−2の出力は加算(合成)され、利得可変増幅器3に入力される。利得可変増幅器3で増幅(電圧増幅)された出力は電力増幅器2で電力増幅されアンテナ11に供給される。なお、同相成分(I)と直交成分(Q)はそれぞれ差動で乗算器10−1、10−2に入力され、利得可変増幅器3は、乗算器10−1、10−2の出力の加算結果を差動で入力する構成としてもよい。
The transmitter of the present embodiment includes a transmitter of a transceiver (RFIC) 1 and a power amplifier (power amplifier) 2 that operates linearly. By setting the bias voltage of the
トランシーバ(RFIC)1は、不図示の受信部で受信した、基地局からのパワー制御情報を解析し、制御コマンドをパワー制御部4とバイアス制御部5に供給する。基地局からの信号を図示されないデコード処理(ソフトウェア又はハードウェア処理)でデコードし、送信器に対して要求送信レベルに応じた、制御コマンドをパワー制御部4とバイアス制御部5に供給する。
The transceiver (RFIC) 1 analyzes power control information from a base station received by a receiving unit (not shown) and supplies a control command to the
パワー制御部4は、パワー制御コマンドによって利得可変、増幅器3の出力パワーを制御する。バイアス制御部5は、バイアス制御コマンドによって、電力増幅器2のバイアス電圧を制御する。基地局は、必要な送信出力パワーを移動端末と基地局の距離によって判断し、その情報を移動端末に送信する。
The
移動端末は、基地局から送信出力パワーの情報を受信し、要求された送信パワーが予め定められたレベル(閾値)よりも低い場合には、移動端末のバイアス制御部5を介して線形動作する電力増幅器2のバイアス電圧を下げる。移動端末の低出力パワー時、線形動作する電力増幅器2の消費電流を抑えることができ、送信器の効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。この送信器は、ある値の送信パワーレベルAを基準としている。
The mobile terminal receives transmission output power information from the base station, and performs a linear operation via the bias control unit 5 of the mobile terminal when the requested transmission power is lower than a predetermined level (threshold). The bias voltage of the
ケース1: RFIC1は基地局から送られたパワー制御情報によって、基準である送信パワーレベルA以上に達する送信パワーを要求された場合、電力増幅器2のバイアス電圧を高く設定する。電力増幅器2のバイアス電圧を高く設定することによって、電力増幅器のゲインは高く設定される。基地局から送られたパワー制御情報に基づく制御コマンドを受けるパワー制御部4は、基地局から要求された送信パワーに達するように、利得可変増幅器3の出力パワーを制御する。
Case 1: The
ケース2: RFIC1は基地局から送られたパワー制御情報によって、基準である送信パワーレベルAに達しない送信パワーを要求された場合には、電力増幅器2のバイアス電圧を制御コマンドによって低いレベルに設定する。電力増幅器2のバイアス電圧を低く設定することによって、電力増幅器2のゲインも低く設定される。基地局から送られたパワー制御情報に基づく制御コマンドを受けるパワー制御部4は、基地局から要求された送信パワーに達するように、増幅器3の出力パワーを制御する。基準である送信パワーレベルAは10dBmから18dBmの間に設定される。ケース2では、電力増幅器の消費電流をケース1より40%削減する。
Case 2: When the
ケース2では、基地局から低い出力電力を要求された場合は、電力増幅器2を線形動作させるために、電力増幅器2のバイアス電圧を低く設定することで、低パワー出力時の電力増幅器の消費電流が抑えられ、送信器の電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。
In
次に本発明の実施例を説明する。図2は、本実施例の動作を説明する流れ図である。基地局から送られた位置、信号強度などの情報を受信し(ステップS1)、ソフトウエア又はハードウエアによってデコードし(ステップS2)、その制御コマンドをパワー制御部4とバイアス制御部5に送信する。送信器は、基準送信パワーレベルAを基準としている。
Next, examples of the present invention will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of this embodiment. Information such as position and signal strength sent from the base station is received (step S1), decoded by software or hardware (step S2), and the control command is transmitted to the
基地局から送られた位置、信号強度などの情報を、ソフトウエア又はハードウエアによってデコードし、送信器に要求される送信パワーが基準レベルAに達しているか否か判定し、送信器に要求される送信パワーが基準レベルAを超えている場合には(ステップS3の要求送信パワー>A分岐)、電力増幅器2のバイアス電圧を高く設定する(ステップS5)。電力増幅器2のバイアス電圧を高く設定することによって、電力増幅器2のゲインは高く設定される。基地局から送られたパワー制御情報に応じてパワー制御部4によって、要求された送信パワーに達するように増幅器3の出力パワーを制御する。
Information such as position and signal strength sent from the base station is decoded by software or hardware to determine whether or not the transmission power required by the transmitter has reached the reference level A. If the transmission power exceeds the reference level A (required transmission power in step S3> A branch), the bias voltage of the
送信器に要求される送信パワーが基準レベルAより小さい場合には(ステップS3の要求送信パワー≦A分岐)、電力増幅器のバイアス電圧を低く設定する(ステップS4)。 When the transmission power required for the transmitter is smaller than the reference level A (required transmission power in step S3 ≦ A branch), the bias voltage of the power amplifier is set low (step S4).
電力増幅器2のバイアス電圧を低く設定することによって、電力増幅器2のゲインは低く設定される。また基地局から送られたパワー制御情報に応じて、パワー制御部4によって、要求された送信パワーに達するように、増幅器3の出力パワーを制御する。電力増幅器2のバイアス電圧を低く設定することによって、送信器の低パワー出力時の電力増幅器2の消費電流はケース1の設定よりも抑えられ、電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。
By setting the bias voltage of the
本実施例によれば、8PSKなどの線形変調方式を利用するGSM送信器において、低出力送信時に、線形動作する電力増幅器のバイアス電圧を低く設定することによって、電力増幅器の消費電流が抑えられ、送信器の電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。本発明は、無線通信機器、携帯電話、8PSK、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、32QAM線形変調方式送信装置に適用される。 According to the present embodiment, in a GSM transmitter that uses a linear modulation scheme such as 8PSK, the current consumption of the power amplifier can be suppressed by setting the bias voltage of the power amplifier that operates linearly at the time of low output transmission, The power efficiency of the transmitter can be improved and the battery life can be extended. The present invention is applied to a wireless communication device, a mobile phone, 8PSK, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation), and a 32QAM linear modulation transmission device.
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。 It should be noted that the disclosures of the above patent documents are incorporated herein by reference. Within the scope of the entire disclosure (including claims) of the present invention, the embodiments and examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. Various combinations and selections of various disclosed elements are possible within the scope of the claims of the present invention. That is, the present invention of course includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.
1 RFIC
2 電力増幅器(パワーアンプ)
3 増幅器(利得可変アンプ)
4 パワー制御部
5 バイアス制御部
6、7 低域通過フィルタ(LPF)
8 局部発振器
9 移相器
10 ミキサ装置
10−1、10−2 ミキサ
11 アンテナ
1 RFIC
2 Power amplifier
3 Amplifier (variable gain amplifier)
4 Power control unit 5
8
Claims (10)
予め定められた所定のレベル以下のパワーで送信時に、前記電力増幅器のバイアス電圧を、前記所定のレベルよりも大のパワーで送信する場合よりも、低い値に設定する制御手段を備えた、ことを特徴とする無線送信装置。 A power amplifier that amplifies the transmission signal and operates in the linear region;
Control means for setting the bias voltage of the power amplifier to a lower value than when transmitting at a power larger than the predetermined level at the time of transmission at a power below a predetermined level set in advance. A wireless transmitter characterized by the above.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015508266A (en) * | 2012-02-28 | 2015-03-16 | ゼンハイザー・エレクトロニック・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシャフトSennheiser electronic GmbH & Co. KG | High frequency transmitter, wireless microphone, and guitar transmitter or pocket transmitter |
JP2015056744A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | シャープ株式会社 | Mobile communication terminal |
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2008
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US9762194B2 (en) | 2012-02-28 | 2017-09-12 | Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg | High-frequency transmitter, wireless microphone and guitar transmitter or pocket transmitter |
JP2015056744A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | シャープ株式会社 | Mobile communication terminal |
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