JP2010524343A - 無線通信向けの圧伸される送信経路 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 この開示は、無線通信装置において実現されて電源消費を削減し、かつ恐らく信号変調を簡素化し得る圧伸される送信経路技術を記述している。この開示に従って、送信波形の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分は、ベースバンドで圧縮され、また、強調包絡線がこの圧縮を表わすために生成される。次に、圧縮されたＩ成分およびＱ成分はアナログ信号に変換され処理される。このアナログ処理は圧縮されたＩ信号およびＱ信号がキャリア波形上に変調される混合工程を含み得る。次に、強調包絡線信号が使用されて変調された波形を伸張する。
【選択図】 図２

Description

この開示は、無線通信、特に無線通信装置用送信アーキテクチャに関する。

多様な変調方式が無線通信のために存在する。例えば、様々な直交振幅変調（ＱＡＭ）技術のような多くの直線変調技術が存在する。これらは１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等を含んでいる。さらに、多くの新しい直線変調技術が恐らく出現するだろう。

直線変調は、低出力電力制度に適し、たいていの場合、高レベルの出力電力で雑音が多くなりがちである。したがって、より高い電力レベルでは、直線変調は、信号の破損を制限するために実質的な濾波または他の処理を要求し得る。この処理は無線送信器で望ましくない電力消費および設計複雑性を引き起こす場合がある。

ポーラ変調は、搬送波の振幅および位相が直接変調される、直線変調の１つの他候補である。ポーラ変調方式は、直線変調方式に比べて高電力レベルに一層適していると、大抵考えられている。あいにく、ポーラ変調は、典型的には低電力レベルでの性能が悪い。

この開示は、無線通信装置において実現され得る圧伸される送信経路技術を記述している。本技術は、本装置の送信経路中の無線変調器による消費電力を低減し得る。また、本技術は、無線通信装置中の信号変調の性能を改善し得る。本技術は、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭおよび他の種類の直線変調方式のような直線変調方式に適用され得る。これらの場合、信号は、ベースバンドで送信信号の位相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分によって表わされる。Ｉ成分およびＱ成分はアナログ信号に変換され、アナログ信号はキャリア波形上に変調される。しかしながら、この開示に従って、Ｉ成分およびＱ成分は変調に先立ってベースバンドで圧縮される。また、強調包絡線（emphasis envelope）がこの圧縮を表わすために生成される。次に、圧縮されたＩ成分およびＱ成分は、アナログ信号に変換され、変調され、増幅される。この、アナログ処理要素と関連する仕様は、ベースバンドで生じるＩおよびＱ圧縮によって緩和され得る。この処理に続いて、処理されたＩ信号およびＱ信号は、強調包絡線信号によって伸張されることが可能である。強調包絡線信号は、強調包絡線から生成される。このように、強調包絡線信号が、処理されたＩ信号およびＱ信号を伸張する役目をして、無線インターフェース上のＩ信号およびＱ信号の送信に先立って圧縮を除去する。

一例では、この開示は、送信信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分を圧縮し、Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成するプロセッサと、前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換し、前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換する１つ以上のディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）と、前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調し、前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号に基づいて伸張する変調器と、を具備する無線通信装置（ＷＣＤ）を提供する。

別の例では、この開示は、送信信号のＩ成分およびＱ成分を圧縮し、Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成するプロセッサと、前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換し、前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換する１つ以上のディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）と、前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調し、前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号に基づいて伸張する変調器と、を具備する無線通信装置（wireless communication device）の機械（apparatus）を提供する。

別の例では、この開示は、送信信号のＩ成分およびＱ成分を圧縮する手段と、前記Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成する手段と、前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換する手段と、前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換する手段と、前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調する手段と、前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号を用いて伸張する手段と、を具備する装置を提供する。

別の例では、この開示は、送信信号のＩ成分およびＱ成分を圧縮し、前記Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成し、前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換し、前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換し、前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調し、前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号を用いて伸張する、ことを具備する方法を提供する。

様々な例のさらなる詳細は添付図面と以下の記述において示されている。他の特徴、目的および利点は、該記述と図面、および請求項から明らかになるだろう。

この開示に従った、圧伸される送信経路アーキテクチャを含み得る無線通信装置（ＷＣＤ）のブロック図である。 図１に示されているＷＣＤの様々な要素の実現形態を具備し得る装置を図示するブロック図である。 圧伸される送信経路中でのＩ成分およびＱ成分の圧縮を表わす典型的な強調包絡線信号の実例である。 圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調された典型的な搬送波の実例である。 圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調され、続いて図３の強調包絡線信号を用いて伸張された、典型的な搬送波の実例である。 この開示に従った、無線信号の圧伸される送信のための典型的な手法を図示するフローチャートである。

この開示は、無線通信装置中で実現されて消費電力および単に信号変調を低減し得る、圧伸される送信経路技術を記述している。この開示の技術は他の多くの種類の直線変調方式と同様に１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのような直線変調方式に適用され得る。これらの場合、信号符号化は、ベースバンドで送信信号のディジタル同相成分（Ｉ）および直交位相（Ｑ）成分を生成することによって行なわれる。Ｉ成分およびＱ成分はアナログ信号に変換され、アナログ信号はキャリア波形上に変調される。この開示の手法は信号変調においてＩ信号およびＱ信号のアナログ処理を容易にするのに必要なダイナミック・レンジを著しく縮小することが可能である。

本手法は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）に依存する既存の変調プロトコルまたは将来の変調プロトコルと同様に無線通信のための第３世代（３Ｇ）、３．５世代（３．５Ｇ）、および第４世代（４Ｇ）変調プロトコルに特に有用であり得る。ＯＦＤＭでは、信号は、大抵の場合、構造的に結合する複数の副搬送波の独立した位相ゆえに、典型的には高いピーク対平均電力比（Ｐ２ＡＰＲ）を示す。高Ｐ２ＡＰＲの取り扱いは、典型的には大きなダイナミック・レンジの非常に線形な信号経路を必要とする。この開示の手法は大きなダイナミック・レンジを必要とせずに、線形信号経路を達成し得、電力に関して効率的なやり方でこれらの目的を達成することが可能である。

この開示に従って、ベースバンドＩ成分およびＱ成分はディジタル／アナログ変換に先立って圧縮されてベースバンド送信信号のダイナミック・レンジを縮小する。強調包絡線が、圧縮されたＩ成分およびＱ成分が後で伸張されることが可能なように、Ｉ成分およびＱ成分の圧縮を表わすために生成される。送信信号の圧縮されたＩ成分およびＱ成分はアナログ信号に変換され処理される。このアナログ処理は圧縮されたＩ信号およびＱ信号がキャリア波形上に変調される混合工程（時にアップコンバージョンと呼ばれる）を含み得る。あるいはまたはさらに、アナログ処理は、濾波、スケーリング（倍率を乗じる）、または他の典型的な信号処理のような、様々な他の信号処理を含み得る。いずれの場合でも、アナログ処理性能要件は、ベースバンドで生じるＩおよびＱ圧縮によって簡素化されることが可能である。特に、上述のように、ＩおよびＱ圧縮は、送信信号のダイナミック・レンジを縮小する。

この処理に続いて、強調包絡線が使用されてアップコンバートされたＩ成分およびＱ成分を伸張することが可能である。この伸張は、アップコンバートされたＩ成分およびＱ成分のダイナミック・レンジを増加させる。場合によって、伸張は圧縮に先立って存在した元のダイナミック・レンジにＩ成分およびＱ成分を実質的に復元するように構成され得る。例えば、Ｉ信号およびＱ信号とともに変調されたキャリア波形は、強調包絡線信号をその利得として適用する電力増幅器によってスケーリングされ得る。このように、強調包絡線は、Ｉ信号およびＱ信号が処理された後、加えられることが可能である。従って、ＩおよびＱ圧縮に関する処理の利点が実現されることが可能であり、本処理に続いて、圧縮は実質的に除去されることが可能である。具体的には、強調包絡線信号が使用されて、ＩおよびＱ情報とともに変調されたキャリア波形の無線インターフェース上での送信に先立って、アップコンバートされたキャリア波形内のＩ信号およびＱ信号を（例えば、圧縮を本質的に除去することによって）伸張することが可能である。

図１は、この開示の手法を実現し得る無線通信装置（ＷＣＤ）１０の要素を図示する典型的なブロック図である。図１で示されている要素は単に典型的なものであり、場合によっては、図示されている要素の１つ以上が随意的なものであり得る。ＷＣＤ１０はセルラ無線電話または衛星無線電話、無線電話基地局、１つ以上の無線プロトコルまたは無線ネットワーキング規格をサポートするコンピュータ、無線ネットワーキングのための無線アクセスポイント、携帯型パソコン内に組み込まれたＰＣＭＣＩＡカード、無線データ端末、無線データ収集装置、直接相互通信装置（時に「トランシーバ」と呼ばれる）、無線通信能力付き携帯情報端末（ＰＤＡ）などを具備し得る。

ＷＣＤ１０は様々な信号、データ処理副要素（各々、１つ以上のハードウェア要素、ソフトウェア要素、ファームウェア要素、または組合せハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアによって実現され得る）を含んでいる。図１で示されている要素の機能は、より詳しく下に記述されている。しかしながら、やはり、図示されている要素の１つ以上はこの開示の手法の実現形態において随意的であり得る。

図１に示されているように、ＷＣＤ１０は入力ソース１２、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）１４、ベースバンド・プロセッサ１５、ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１６、変調器１８、送受切換器２０、およびアンテナ２２を含み得る。また、ＷＣＤ１０は復調器２４、別のＡＤＣ２６、別のＤＡＣ２８、およびユーザ出力要素３０を含み得る。

ベースバンド・プロセッサ１５はＡＤＣ１４を介して入力ソース１２に接続され、ＤＡＣ２８を介してユーザ出力１２に接続されている。ベースバンド・プロセッサ１５は異なるＤＡＣ１６を介して変調器１８に接続されている。ＤＡＣ１６は、ベースバンド・プロセッサ１５から変調器１８に進む様々な信号のためのいくつかのＤＡＣを表わし得る。さらに、ベースバンド・プロセッサ１５はＡＤＣ２６を介して復調器２４に接続されている。ＡＤＣ２６は、より一般的には１つまたはいくつかのＡＤＣを表わす。変調器１８および復調器２４は、送受切換器２０によってアンテナ２２に選択的に接続される。

入力ソース１２は、マイクロホン、無線インターネット接続、モデムまたは符号化され、キャリア上に変調され、別の装置に送信されるデータの他のソースを具備し得る。ユーザ出力素子３０は、装置１０のユーザに情報を提供する装置または要素を具備し得る。例として、ユーザ出力素子３０は音声スピーカ、視覚的ディスプレイ、モデム、および（または）他の種類のユーザ・インターフェースを具備し得る。

ＡＤＣ１４は入力ソース１２からアナログ信号をディジタル・サンプルに変換する。ディジタル・サンプルはベースバンド・プロセッサ１５に提供される。反対に、ＤＡＣ２８はベースバンド・プロセッサ１５からのディジタル・サンプルをユーザ出力素子３０のためのアナログ信号に変換する。ＡＤＣ１４は、アナログ信号をディジタル・サンプルに変換する多様な変換回路のうちの任意のものによって実現され得る。同様に、ＤＡＣ２８は、ディジタル・サンプルをアナログ信号に変換する多様な変換回路のうちの任意のものによっても実現され得る。

ベースバンド・プロセッサ１５は、市販の無線携帯電話中で一般に利用されている１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）によって実現され得る。例として、ベースバンド・プロセッサ１５は、マイクロプロセッサ、ディジタル信号プロセッサ、および様々なカスタム・ロジック要素の組合せを具備し得る。ベースバンド・プロセッサ１５はベースバンド信号の符号化を扱う符号器要素３２（これはソフトウェア・ルーチンであり得る）、および受信ベースバンド信号の復号を扱う復号器要素３４（これはソフトウェア・ルーチンであり得る）を含み得る。ベースバンド・プロセッサ１５はベースバンド・プロセッサ１５の一般的な動作を扱うコントローラ（図示せず）も含み得る。また、他の例において、個別のベースバンド・プロセッサが送信および受信の経路用に実装され得る。

ベースバンド・プロセッサ１５の符号器要素３２は入力ソース１２からサンプリングされた入力信号にディジタル符号化スキームを適用し得る。例として、入力信号は音声信号を具備し得る。符号器要素３２は、符号分割多重接合（ＣＤＭＡ）、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、または別の、未加工データをワイヤレス送信に適する形態に変形するための手法のような１つ以上の符号化手法を利用し得る。

ベースバンド・プロセッサ１５の復号器要素３４は、典型的には符号器要素３２の反対の機能を行なう。例えば、復号器要素３４は、復調器２０によって復調された受信信号から（例えば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、および／またはＯＦＤＭ符号化に従って符号化された）受信信号の復号を行ない得る。要素３４の復号は、復号された音声または他の復号された出力信号をＤＡＣ２８を介してユーザ出力素子３０に提供し得る。

ベースバンド・プロセッサ１５は、無線通信において使用される様々な他のルーチン、例として装置１０の送信電力レベルを調整するルーチン、を具備し得る。例えば、装置１０がより離れた遠隔局と、またはより多くの環境雑音または干渉のあるチャンネル上で通信している場合、装置１０はより高い送信電力レベルを使用し得る。この場合、ベースバンド・プロセッサ１５は、離れた局との通信または雑音の多い環境での通信のためにより高い電力レベルを指示し得る。反対に、装置１０が近くの遠隔局と、または干渉がより少ないチャンネル上で通信している場合、ベースバンド・プロセッサ１５はより低い送信電力レベルを指示し得る。必要とされる送信電力のレベルは、例えば、多くの電力評価またはチャネル推定手法のうちの任意のものを使用して、受信信号の強さまたは弱さを評価することによって決定され得る。ベースバンド・プロセッサ１５は、選択された送信電力レベルを実施するかこのような送信電力レベルを調節するために変調器１８へコマンドを発行し得る。

さらに、この開示によれば、ベースバンド・プロセッサ１５は、ディジタル・ベースバンド信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分を圧縮する。Ｉ成分およびＱ成分は、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭまたは他の直線変調方式のような線形変調方式にとって一般的である。ベースバンド・プロセッサ１５は直線符号化を行なう際にＩ成分およびＱ成分を生成し得る。この開示によれば、ベースバンド・プロセッサを符号化する要素３２は、Ｉ成分およびＱ成分を圧縮し、また強調包絡線を生成する。強調包絡線は圧縮を概して示している。Ｉ成分およびＱ成分（Ｉ／Ｑ）および強調包絡線（Ｅ）は、両方とも、ＤＡＣ１６によってアナログ信号に変換される。ＤＡＣ１６はいくつかのＤＡＣを表わし得る。例えば、Ｉ成分用の１つ以上のＤＡＣ、Ｑ成分用の１つ以上のさらなるＤＡＣ、および強調包絡線用の１つ以上のさらなるＤＡＣである。

Ｉ成分およびＱ成分の圧縮は、変調器１８が圧縮されたＩ成分およびＱ成分に対してそのアナログ処理の大多数を行なうことを可能にする。このことは、電源消費を削減し、信号処理に使用される要素（特に高電力信号用の要素）を簡素化することができる。圧縮された信号は圧縮されていない信号に比べて縮小されたダイナミック・レンジを示し得る。この縮小されたダイナミック・レンジは、変調器１８のデザインが簡素化されることを可能にする。概して、ベースバンド・プロセッサ１５はＩ成分およびＱ成分を圧縮し、Ｉ成分およびＱ成分のそれぞれの値に基づいて強調包絡線を生成する。１つ以上のＤＡＣ１６が圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換し、強調包絡線を強調包絡線信号に変換する。次に、変調器１８は圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調し、変調されたキャリア波形を強調包絡線信号を用いて伸張する。

場合によって、ベースバンド・プロセッサ１５は、選択的にＩ成分およびＱ成分の圧縮を行なう。特に、圧縮は低い電源信号に対して回避され、高電力信号に使用され得る。ベースバンド・プロセッサ１５は、電力レベル閾値を適用してＩ成分およびＱ成分の圧縮が望ましいかどうか判断し得る。様々な成分の値が使用されてこの電力レベル決定をなし得る。Ｉ成分およびＱ成分の値で表現されている電力レベルが、電力レベル閾値を越えている場合、ベースバンド・プロセッサ１５は圧縮を行ない、強調包絡線を作成し得る。しかしながら、電力レベルが電力レベル閾値を越えていない場合、圧縮は回避され得、また、強調包絡線の生成が回避され得る。しかしながら、装置１５を通る信号の経路は同じであり得、（例えば、高電力または低電力シナリオの異なる変調方式間の）複雑なスイッチングを回避する。

ベースバンド・プロセッサ１５がＩ成分およびＱ成分を圧縮する際は常に、ベースバンド・プロセッサ１５は、後の伸張で使用されるこの圧縮の性質を伝えるために強調包絡線を生成する。アナログ処理（これは変調器１８によって行なわれる）は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号がキャリア波形上に変調されて、圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調された変調波形を生成する混合工程を含み得る。あるいはまたはさらに、アナログ処理は濾波、スケーリング、または他の信号処理を含み得る。いずれの場合でも、変調器１８のアナログ処理は、ベースバンドで生じるＩおよびＱ圧縮によって簡素化されることが可能である。このことは、変調に必要とされるダイナミック・レンジを縮小することができる。ベースバンド・プロセッサ１５がＩ成分およびＱ成分の圧縮を行なわない場合は常に、変調器１８を通るＩ信号経路およびＱ信号経路は同じままであり得る。しかしながら、この場合、強調包絡線および強調包絡線信号はないが、単位（unity）包絡線が生成されて圧縮が起こらなかったことを伝え得る。

圧縮がＩ成分およびＱ成分に対して行なわれる場合、圧縮されたＩ信号およびＱ信号のアナログ処理に続いて、処理されたＩ信号およびＱ信号は強調包絡線信号を用いて伸張されることが可能である。強調包絡線信号は強調包絡線からＤＡＣ１６によって生成される。例えば、変調器１８によって行なわれる処理は、キャリア波形が圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調される混合工程を含み得る。この混合工程に続いて、変調されたキャリアは強調包絡線信号に従ってスケーリングされ得る。このように、強調包絡線は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号がキャリア上に変調された後に、変調されたキャリアに加えられることが可能である。

ＷＣＤ１０は他の多くの要素を含み得る。これらは簡略化のために図示されていない。これらの要素はドライバ、アップコンバータ回路、電源回路、増幅器、および無線通信装置において共通の様々な他の要素のうちの任意のものを含み得る。復調器２４および変調器１８は両方とも送受切換器２０に接続されている。送受切換器２０はアンテナ２３に接続されている。送受切換器２４は、アンテナ２３からの受信信号を復調器２４へと導き、反対方向の場合、変調器１８からの送信信号をアンテナ２３へと導く。あるいは、スイッチ（図示せず）が、例えばＴＤＭＡ、または他の同じ周波数で異なるタイムスロットを使用してデータを送受する符号化を利用する他の符号化が、送受切換器の代わりに用いられ得る。さらに別の場合では、個別のアンテナが送信および受信のために使用され得る。その場合には、送受切換器２０は完全に省略され得る。さらに別の例において、この開示の手法は、信号を変調および送信のみして信号を受け取りも復調もしない装置によって行なわれ得る。この場合、図１に示される受信経路の全体が省略され得る。

図２は、ＷＣＤ中で使用され得る装置４０のブロック図である。装置４０の要素は図１に示されているＷＣＤ１０の要素に対応し得、または、装置４０は異なるＷＣＤアーキテクチャで使用されることが可能である。例として、装置４０のディジタル・プロセッサ４２はＷＣＤ１０のベースバンド・プロセッサ１５に対応し得る。装置４０のＤＡＣ４４Ａ、４４Ｂ、４４ＣはＷＣＤ１０のＤＡＣ１６に対応し得る。装置４０のアナログ回路４６はＷＣＤ１０の変調器１８に対応し得る。

ディジタル・プロセッサ４２は入力を受け取る。また、Ｉ／Ｑ生成器５２は、送信信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分を生成する。プロセッサ４２において、Ｉ成分およびＱ成分はディジタル・サンプルを具備し得る。圧縮ユニット５４は、図２に示されているＩ経路とＱ経路を介してＩ成分およびＱ成分を受け取る。圧縮ユニット５４は、Ｉ成分およびＱ成分に対して圧縮を行なって圧縮されたＩ成分およびＱ成分を生成する。この圧縮は、要素の振幅および位相を圧縮するかもしれないし、ベースバンドで入力複合体の圧縮を指すかもしれない。

Ｉ成分およびＱ成分の各々の圧縮の際、圧縮ユニット５４は強調包絡線を生成する。強調包絡線はＩ成分とＱ成分のペアの圧縮を概して示すディジタル・サンプルを具備し得る。例えば強調包絡線は、個々の連続するＩ成分およびＱ成分の組と関連付けられている平均エネルギーを表わすサンプルを具備し得る。強調包絡線は、図２に示されている強調包絡線経路を進み、対応するＩ経路およびＱ経路と同期させられている。この同期は、強調包絡線がＩ信号およびＱ信号に加えられた際に適切な出力が得られることを保証する。

やはり、上述のように、Ｉ成分およびＱ成分が電力閾値を越えている場合のみ、圧縮が行なわれるようにＩ成分およびＱ成分の圧縮は選択的であり得る。低い電力成分の圧縮を回避することは、例えば低電力シナリオにおいてより高いレベルの分解能を維持するために非常に望ましいかもしれない。高電力シナリオ（それらは典型的には大きなピーク対平均（Ｐ２Ａ）波形を産出する）では、Ｉ成分およびＱ成分の圧縮は電源消費の実質的増加を必要とせずに、信号処理において線形性を維持するのに望ましいかもしれない。

ＤＡＣ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃは、強調包絡線および圧縮されたＩ成分およびＱ成分をアナログ信号に変換する。このアナログ信号はアナログ回路４６に送られる。アナログ回路は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号、または圧縮が回避される低電力の場合の圧縮されていないＩ信号およびＱ信号、に対してアナログ処理を行なう。具体的には、このアナログ処理は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号がキャリア波形上に変調される混合工程を含み得る。そのような混合を行なうために、アナログ回路４６は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号に関して動作する乗算器要素５６Ａ、５６Ｂを含み得、乗じられた信号を組み合わせる加算器６２が続く。乗算器要素５６Ａ、５６Ｂは、Ｑ成分およびＩ成分のための局部発振器生成ユニット（ＬＯ ＧＥＮ）５８からキャリア波形を受け取る。電圧制御発振器（ＶＣＯ）のような局部発振器６０は、ＬＯ ＧＥＮ５８のためのキャリア波形を生成し得る。そして、このキャリア波形は乗算器ユニット５６Ａ、５６ＢによってＩ信号およびＱ信号を乗じられる。加算器ユニット６２は、乗算器ユニット５６Ａ、５６Ｂの出力を結合させる。加算器ユニット６２の出力は、Ｉ情報およびＱ情報（これは圧縮されてい得る）とともに変調されたキャリア波形である。加算器ユニット６２の出力は、ドライバ増幅器６４（これには電力増幅器６６が続く）に提供される。

Ｉ成分およびＱ成分が圧縮されていた場合、ＤＡＣ４４Ａからの強調包絡線信号は、電力増幅器６６の利得を制御する。例えば、伸張は、電力増幅器６６の電源、または電力増幅器６６への線形の利得制御入力に強調包絡線信号を適用することによって行なわれ得る。これらの方法で、変調された波形は強調包絡線信号によってスケーリングされて、そのピーク対平均（Ｐ２Ａ）電力レベルを増加させ、かつ本質的にはＩ情報およびＱ情報に起こった圧縮を除去することが可能である。Ｉ成分およびＱ成分への圧縮が回避されていた場合、電力増幅器６６への利得は単位量（１）に設定され得、例えば、出力波形のあらゆるスケーリングを本質的に回避する。

Ａ法則アルゴリズムでは、対応する伸張は逆関数から与えられる。ここで、ｙは伸張される入力を表わす。

F^{-1}(y) = sgn(y) begin{cases} {|y| (1 + ln(A)) over A}, & |y| < {1 over 1 + ln(A)} {exp(|y| (1 + ln(A)) - 1) over A}, & {1 over 1 + ln(A)} leq |y| < 1 end{cases}
Ａ法則符号化は、信号のダイナミック・レンジを効果的に縮小し、それによって符号化効率を増加させ、かつ信号対歪み比率が所与の数のビットについて圧縮なしで得られるものより優れたものとなる結果となる。

図３は典型的な強調包絡線信号７０の実例である。強調包絡線信号７０は典型的には低周波情報信号を具備する。強調包絡線信号７０は、シヌソイド形状または他の周期的波形を具備し得る。強調包絡線信号７０は、図２において典型的には点Ｐ１で現われるだろう。

図４は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調された、典型的な搬送波７２の実例である。変調されたＩ信号およびＱ信号は、圧縮されたピーク対平均（Ｐ２Ａ）値を有している。圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調された搬送波７２は、典型的には、図２において点Ｐ２で現われる。

図５は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調され、続いて強調包絡線信号を用いて伸張され、図５において点Ｐ３で現われる典型的な搬送波７４の実例である。この場合、変調されたＩ信号およびＱ信号はもはや圧縮されておらず、Ｉ信号およびＱ信号の圧縮なしで期待されるレベルに伸張されたＰ２Ａ値を有している。ただし、場合によって、より少ないかより大きな伸張が使用され得る。圧縮されたＩ信号およびＱ信号とともに変調された搬送波７４は、典型的には、図２において点Ｐ２で現われる。

図６はこの開示と呼応している手法を図示するフローチャートである。図６に示されているように、ディジタル・プロセッサ４２は入力を受け取り（８１）、Ｉ／Ｑ生成器５２を起動して送信信号のＩ成分およびＱ成分を生成する（８２）。Ｉ成分およびＱ成分は、ディジタル処理され得（８３）、また、プロセッサ４２は、Ｉ成分およびＱ成分の電力レベルが予め定められた閾値を超えているかを判断する（８４）。Ｉ成分およびＱ成分の電力レベルが閾値を超えていない場合（８４のＮＯ枝）、要素は普通のやり方で処理される。この場合、ＤＡＣ４４Ｂ、４４ＣはＩ成分およびＱ成分をアナログ信号に変換し（８５）、また、アナログ回路４６はＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調する（８６）。次に、変調された波形は別の装置へ無線で送信され（８７）て波形上に変調されている符号化されたＩ情報およびＱ情報を伝達する。送受切換器およびアンテナ（図２で示されていない）、または他の送信器アーキテクチャが使用されて波形の送信を容易にすることが可能である。

Ｉ成分およびＱ成分の電力レベルが閾値を超えている場合（８４のＹＥＳ枝）、Ｉ成分およびＱ成分は圧縮される。この場合、圧縮ユニット５４は、Ｉ成分およびＱ成分を圧縮し（８８）、この圧縮を示す強調包絡線を生成する（８９）。圧縮ユニット５４は、Ａ法則アルゴリズム（上に説明されている）、μ法則アルゴリズム（上に説明されている）、または別のアルゴリズムを適用してこの圧縮を達成し得る。次に、ＤＡＣ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃは強調包絡線および圧縮されたＩ成分およびＱ成分をアナログ信号に変換する（９１）。アナログ回路４６は、圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調する（９１）。次に、アナログ回路４６は、変調されたキャリア波形を、強調包絡線を用いて（例えばＩ信号およびＱ信号とともに変調されたキャリア波形に利得として強調包絡線信号を適用することによって）伸張する（９２）。

多くの例が記述された。特に、送信信号のＩ成分およびＱ成分の直線変調における圧縮技術が記述されている。本技術は無線通信装置において実現され、消費電力を低減し、恐らく、特に高電力レベルにおける効率的な信号変調に必要とされる要素を簡素化し得る。特に、本技術は信号変調のためのアナログ処理を容易にするのに必要なダイナミック・レンジを著しく縮小することができる。本明細書において記述されている技術の様々な側面はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそのあらゆる組合せにおいて実行され得る。しかしながら、様々な修正が、次の請求項の範囲から外れることなく記述されている手法に対してなされ得る。従って、上に記述されている具体的な例および他の例は、次の請求項の範囲内にある。

Claims (47)

1. 送信信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分を圧縮し、Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成するプロセッサと、
   前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換し、前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換する１つ以上のディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）と、
   前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調し、前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号に基づいて伸張する変調器と、
   を具備する無線通信装置（ＷＣＤ）。
2. 前記プロセッサがＩ成分およびＱ成分を生成するＩ／Ｑ生成器と、前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮し、前記Ｉ成分およびＱ成分に基づいて前記強調包絡線を生成する圧縮ユニットと、を含んでいる、
   請求項１のＷＣＤ。
3. 前記プロセッサが、Ｉ成分およびＱ成分と関連する電力が閾値を越えているかを判断し、前記電力が前記閾値を越えている場合に限り前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮する、
   請求項１のＷＣＤ。
4. 前記Ｉ成分およびＱ成分と関連する電力が前記閾値を越えていない場合、
   前記ＤＡＣが前記Ｉ成分およびＱ成分をＩ信号およびＱ信号に変換し、
   前記変調器が前記Ｉ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調する、
   請求項１のＷＣＤ。
5. 前記変調器が前記強調包絡線信号を利得として適用して前記変調されたキャリア波形を伸張する電力増幅器を含んでいる、
   請求項１のＷＣＤ。
6. 前記変調器が前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号を前記キャリア波形上に変調するミキサ・ユニットを含んでいる、
   請求項１のＷＣＤ。
7. 前記ＷＣＤがアンテナによって前記変調されたキャリア波形を送信する送受切換器を含んでいる、
   請求項６のＷＣＤ。
8. 前記プロセッサが、実質的に、圧縮アルゴリズム
   F(x) = sign(x) begin{cases} {A |x| over 1 + ln(A)}, & |x| < {1 over A} frac{1+ ln(A |x|)}{1 + ln(A)}, & {1 over A} leq |x| leq 1 end{cases}
   ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、Ａは圧縮パラメータであり、ｌｅｑは以下関数
   に従って前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮する、
   請求項１のＷＣＤ。
9. 
10. 前記プロセッサが、実質的に、圧縮アルゴリズム
    F(x) = sign(x) frac{ln(1+ μ |x|)}{ln(1+ μ)} -1 leq x leq 1
    ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、μ＝２＾ｎであり、ｎ＝Ｉ成分またはＱ成分の各ビット数
    に従ってＩ成分およびＱ成分を圧縮する、
    請求項１のＷＣＤ。
11. 
12. 前記強調包絡線信号が周期的波形を具備する、
    請求項１のＷＣＤ。
13. 送信信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分を圧縮し、Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成するプロセッサと、
    前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換し、前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換する１つ以上のディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）と、
    前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調し、前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号に基づいて伸張する変調器と、
    を具備する無線通信装置（wireless communication device）の機械（apparatus）。
14. 前記プロセッサがＩ成分およびＱ成分を生成するＩ／Ｑ生成器と、前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮し、前記Ｉ成分およびＱ成分に基づいて前記強調包絡線を生成する圧縮ユニットと、を含んでいる、
    請求項１３の機械。
15. 前記プロセッサが、Ｉ成分およびＱ成分と関連する電力が閾値を越えているかを判断し、前記電力が前記閾値を越えている場合に限り前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮する、
    請求項１３の機械。
16. 前記Ｉ成分およびＱ成分と関連する電力が前記閾値を越えていない場合、
    前記ＤＡＣが前記Ｉ成分およびＱ成分をＩ信号およびＱ信号に変換し、
    前記変調器が前記Ｉ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調する、
    請求項１３の機械。
17. 前記変調器が前記強調包絡線信号を利得として適用して前記変調されたキャリア波形を伸張する電力増幅器を含んでいる、
    請求項１３の機械。
18. 前記変調器が前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号を前記キャリア波形上に変調するミキサ・ユニットを含んでいる、
    請求項１３の機械。
19. 前記プロセッサが、実質的に、圧縮アルゴリズム
    F(x) = sign(x) begin{cases} {A |x| over 1 + ln(A)}, & |x| < {1 over A} frac{1+ ln(A |x|)}{1 + ln(A)}, & {1 over A} leq |x| leq 1 end{cases}
    ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、Ａは圧縮パラメータであり、ｌｅｑは以下関数
    に従って前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮する、
    請求項１３の機械。
20. 
21. 前記プロセッサが、実質的に、圧縮アルゴリズム
    F(x) = sign(x) frac{ln(1+ μ |x|)}{ln(1+ μ)} -1 leq x leq 1
    ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、μ＝２＾ｎであり、ｎ＝Ｉ成分またはＱ成分の各ビット数
    に従ってＩ成分およびＱ成分を圧縮する、
    請求項１３の機械。
22. 
23. 前記強調包絡線信号が周期的波形を具備する、
    請求項１３の機械。
24. 送信信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分を圧縮する手段と、
    前記Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成する手段と、
    前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換する手段と、
    前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換する手段と、
    前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調する手段と、
    前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号を用いて伸張する手段と、
    を具備する装置。
25. 前記Ｉ成分およびＱ成分を生成する手段をさらに具備する、
    請求項２４の装置。
26. Ｉ成分およびＱ成分と関連する電力が閾値を越えているかを判断する手段をさらに具備し、前記電力が前記閾値を超えている場合に限り前記Ｉ成分およびＱ成分の圧縮が生じる、請求項２４の装置。
27. 前記Ｉ成分およびＱ成分と関連する前記電力が前記閾値を越えていない場合、
    前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を変換する手段が、前記Ｉ成分およびＱ成分をＩ信号およびＱ信号に変換し、
    前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号を処理する手段が、前記Ｉ信号およびＱ信号を処理する、
    請求項２４の装置。
28. 前記伸張する手段が、前記変調された波形に前記強調包絡線信号を利得として適用する電力増幅器を含んでいる、
    請求項２４の装置。
29. 前記変調する手段が、前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調するミキサ・ユニットを含んでいる、請求項２４の装置。
30. 前記変調されたキャリア波形をアンテナによって送信する手段をさらに具備する、
    請求項２９の装置。
31. 前記圧縮する手段が、実質的に、圧縮アルゴリズム
    F(x) = sign(x) begin{cases} {A |x| over 1 + ln(A)}, & |x| < {1 over A} frac{1+ ln(A |x|)}{1 + ln(A)}, & {1 over A} leq |x| leq 1 end{cases}
    ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、Ａは圧縮パラメータであり、ｌｅｑは以下関数
    に従って前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮する、
    請求項２４の装置。
32. 
33. 前記圧縮する手段が、実質的に、圧縮アルゴリズム
    F(x) = sign(x) frac{ln(1+ μ |x|)}{ln(1+ μ)} -1 leq x leq 1
    ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、μ＝２＾ｎであり、ｎ＝Ｉ成分またはＱ成分の各ビット数
    に従って前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮する、
    請求項２４の装置。
34. 
35. 前記強調包絡線信号が周期的波形を具備する、請求項２４の装置。
36. 送信信号の同相（Ｉ）成分および直交位相（Ｑ）成分を圧縮し、
    前記Ｉ成分およびＱ成分に基づいて強調包絡線を生成し、
    前記圧縮されたＩ成分およびＱ成分を圧縮されたＩ信号およびＱ信号に変換し、
    前記強調包絡線を強調包絡線信号に変換し、
    前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調し、
    前記変調されたキャリア波形を前記強調包絡線信号を用いて伸張する、
    ことを具備する方法。
37. 前記Ｉ成分およびＱ成分を生成することをさらに具備する、
    請求項３５の方法。
38. Ｉ成分およびＱ成分と関連する電力が閾値を越えているかを判断することをさらに具備し、前記電力が前記閾値を超えている場合に限り前記Ｉ成分およびＱ成分の圧縮が生じる、請求項３５の方法。
39. 前記Ｉ成分およびＱ成分と関連する前記電力が前記閾値を越えていない場合、
    前記Ｉ成分およびＱ成分をＩ信号およびＱ信号に変換し、
    前記Ｉ信号およびＱ信号を変調する、
    請求項３５の方法。
40. 電力増幅器が、前記変調された波形に前記強調包絡線信号を利得として適用する
    請求項３５の方法。
41. ミキサ・ユニットが、前記圧縮されたＩ信号およびＱ信号をキャリア波形上に変調する、
    請求項３５の方法。
42. 前記変調されたキャリア波形をアンテナによって送信することをさらに具備する、
    請求項４０の方法。
43. 前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮することが、圧縮アルゴリズム
    F(x) = sign(x) begin{cases} {A |x| over 1 + ln(A)}, & |x| < {1 over A} frac{1+ ln(A |x|)}{1 + ln(A)}, & {1 over A} leq |x| leq 1 end{cases}
    ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、Ａは圧縮パラメータであり、ｌｅｑは以下関数
    を実質的に適用することを具備する、
    請求項３５の方法。
44. 
45. 前記Ｉ成分およびＱ成分を圧縮することが、圧縮アルゴリズム
    F(x) = sign(x) frac{ln(1+ μ |x|)}{ln(1+ μ)} -1 leq x leq 1
    ここで、ｘはＩ入力またはＱ入力を表わし、μ＝２＾ｎであり、ｎ＝Ｉ成分またはＱ成分の各ビット数
    を実質的に適用することを具備する、
    請求項３５の方法。
46. 
47. 前記強調包絡線信号が周期的波形を具備する、請求項３５の方法。

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