JP2011061384A - Quadrature modulator and transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線送信装置に利用される直交変調器、および送信装置に関する。 The present invention relates to a quadrature modulator used in a wireless transmission device and a transmission device.
送信器の重要な性能指標の一つとして、出力される電力と消費する電力との比で与えられる電力効率がある。この電力効率が高いほど消費電力を抑えることができ、結果的に送信部の消費電力を削減することができる。一般に送信器の消費電力の中で電力増幅器の消費電力が占める割合が大きく、電力増幅器が電力効率に大きな影響を与えている。そこで、電力効率を上げる方法として、変調器から直接大きな出力電力を得るパワーミキサを用いる方法がある(例えば、非特許文献1参照)。
One important performance index of a transmitter is power efficiency given by the ratio of output power to consumed power. As the power efficiency is higher, the power consumption can be suppressed, and as a result, the power consumption of the transmission unit can be reduced. In general, the ratio of the power consumption of the power amplifier to the power consumption of the transmitter is large, and the power amplifier has a great influence on the power efficiency. Therefore, as a method for increasing the power efficiency, there is a method using a power mixer that obtains a large output power directly from a modulator (see Non-Patent
しかしながら、非特許文献1に用いられるポーラー変調方式は、直交変調方式に用いるI信号およびQ信号の信号帯域に比べて振幅情報と位相情報との信号帯域が広くなるため、信号処理部を広帯域化する必要がある。そのため、狭い信号帯域で利用可能な直交変調方式で変調器を構成することが考えられる。しかし、直交変調方式では16QAMや64QAMなど正方形状の信号点配置の信号系に対して最大出力で最も効率が劣化してしまう。信号点によって効率が異なる場合、高出力時に効率が低いと、無駄になる電力も出力に比例して大きくなるため、平均的な効率が低くなる。
However, since the polar modulation method used in Non-Patent
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、高出力時の消費電力を抑え、平均的な効率を改善することができる直交変調器、および送信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a quadrature modulator and a transmission device that can suppress power consumption at high output and improve average efficiency. And
上述の課題を解決するため、本発明に係る直交変調器は、所定の周波数を有するローカル信号を生成する発振手段と、前記ローカル信号から、位相が互いに90度異なる第1ローカル信号および第2ローカル信号を生成する移相手段と、第1同相および第1直交信号の位相を45度+90×n度(nは任意のある整数)だけ回転させ、第2同相信号および第2直交信号を得る位相回転手段と、前記第1ローカル信号と前記第2同相信号とを乗算して第1出力信号を得、前記第2ローカル信号と前記第2直交信号とを乗算して第2出力信号を得る乗算手段と、を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an orthogonal modulator according to the present invention includes an oscillating unit that generates a local signal having a predetermined frequency, and a first local signal and a second local signal that are 90 degrees out of phase from the local signal. The phase-shifting means for generating the signal and the phase of the first in-phase signal and the first quadrature signal are rotated by 45 degrees + 90 × n degrees (n is an arbitrary integer) to obtain the second in-phase signal and the second quadrature signal. A first rotation signal is multiplied by the first local signal and the second in-phase signal to obtain a first output signal, and the second local signal and the second quadrature signal are multiplied to obtain a second output signal. Obtaining multiplication means.
また、本発明に係る送信装置は、所定の周波数を有するローカル信号を生成する発振手段と、前記ローカル信号から、位相が互いに90度異なる第1ローカル信号および第2ローカル信号を生成する移相手段と、第1同相信号および第1直交信号の位相を45度+90×n度(nは任意のある整数)だけ回転させ、第2同相信号および第2直交信号を得る位相回転手段と、前記第1ローカル信号と前記第2同相信号とを乗算して第1出力信号を得、前記第2ローカル信号と前記第2直交信号とを乗算して第2出力信号を得る乗算手段と、前記第1出力信号および前記第2出力信号を合成し、第3出力信号を得る合成手段と、前記第3出力信号を送信するアンテナと、を具備することを特徴とする。 Further, the transmission apparatus according to the present invention includes an oscillating unit that generates a local signal having a predetermined frequency, and a phase shifting unit that generates a first local signal and a second local signal that are 90 degrees out of phase from the local signal. And phase rotation means for rotating the phase of the first in-phase signal and the first quadrature signal by 45 degrees + 90 × n degrees (n is an arbitrary integer) to obtain the second in-phase signal and the second quadrature signal, Multiplying means for multiplying the first local signal and the second in-phase signal to obtain a first output signal and multiplying the second local signal and the second quadrature signal to obtain a second output signal; It is characterized by comprising combining means for combining the first output signal and the second output signal to obtain a third output signal, and an antenna for transmitting the third output signal.
本発明の直交変調器、および送信装置によれば、高出力時の消費電力を抑え、平均的な効率を改善することができる。 According to the quadrature modulator and the transmission apparatus of the present invention, it is possible to suppress power consumption at high output and improve average efficiency.
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る直交変調器、および送信装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作をおこなうものとして、重ねての説明を省略する。
本実施形態に係る直交変調器、および送信装置の構成について図1を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る直交変調器100は、入力部101、102、信号位相回転部103、ローカル発振部104、移相部105、パワーミキサ(乗算部ともいう)106、107、合成部108を含む。
(First embodiment)
Hereinafter, a quadrature modulator and a transmission apparatus according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same reference numerals are assigned to the same numbered parts, and repeated description is omitted.
The configurations of the quadrature modulator and the transmission apparatus according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The
入力部101、102は、ベースバンド部(図示せず)から送信すべきベースバンド信号に対応した信号が入力される。本実施形態の例では、入力部101にはI信号(同相信号ともいう)、入力部102にはQ信号(直交信号ともいう)がそれぞれ入力される。
信号位相回転部103は、入力部101および入力部102からI信号およびQ信号をそれぞれ受け取り、I信号およびQ信号に対して、IQ平面上で45度+90×n度(nは任意のある整数)の位相回転を与える。信号位相回転部103の動作については図2、図3、および図4を参照して後述する。
The signal
ローカル発振部104は、RF(Radio Frequency)信号のキャリア周波数に対応するローカル信号を生成する。
The
移相部105は、ローカル発振部104からローカル信号を受け取り、位相が90度異なる2つの直交した第1、第2ローカル信号を生成する。
The
パワーミキサ106は、信号位相回転部103からI信号を、移相部105から第1ローカル信号をそれぞれ受け取り、I信号と第1ローカル信号とを乗算した第1出力信号を生成する。
The
パワーミキサ107は、信号位相回転部103からQ信号を、移相部105から第2ローカル信号をそれぞれ受け取り、Q信号と第2ローカル信号とを乗算した第2出力信号を生成する。なお、パワーミキサ106がI信号と第2ローカル信号とを乗算し、パワーミキサ107がQ信号と第1ローカル信号とを乗算するようにしてもよい。
The
合成部108は、パワーミキサ106、107から第1、2出力信号を受け取り、2つの出力信号を加算した送信信号を外部へ出力する。
The synthesizing
ここで、入力部101、102へ入力されるI信号およびQ信号のベクトル軌跡の一例について図2を参照して詳細に説明する。図2では、IQ平面上での16QAMのベクトル軌跡を示す。IQ平面は、横軸にI信号、縦軸にQ信号を取った平面座標である。
Here, an example of the vector locus of the I signal and the Q signal input to the
16QAMや64QAM等の信号系では、入力部101、102に入力されるI信号およびQ信号のベクトル軌跡は、IQ平面上でI軸およびQ軸に対して線対称となる正方形で囲まれた範囲の内部に分布する。パワーミキサ106、107が出力する第1、第2出力信号の振幅は、原点からの距離に比例し、図2に示す正方形の各頂点の信号点201、202、203、および204で最大となる。
In a signal system such as 16QAM or 64QAM, the vector trajectory of the I signal and the Q signal input to the
パワーミキサ106、107の消費電力が出力信号の絶対値に比例すると仮定する。信号位相回転部103によって信号点を回転させない場合、IQ平面上にある正方形の各頂点の信号点201、202、203、および204では、パワーミキサ106、107はともに「a」の大きさの第1、第2出力信号を出力しているので、消費電力は2×a×Punitと表せる。ここで、Punitは、I軸上またはQ軸上で原点から単位距離だけ離れた信号点を出力するのに必要な電力を示す。
Assume that the power consumption of the
変調方式としてポーラー変調を用いる場合には、消費電力は主にIQ平面上の原点から出力信号点の距離で決まるため、最大出力時の消費電力は各頂点までの距離によって決まる。一方、直交変調を用いた場合には、信号点におけるI信号の振幅とQ信号の振幅の和によって決まる。I軸上およびQ軸上の点においてはQ成分またはI成分のいずれかが0であるため、I信号の振幅とQ信号の振幅との和と、原点から信号点までの距離とが同じとなるためポーラー変調と同じ消費電力となる。しかし、その他の信号点においてはI信号の振幅とQ信号の振幅との和は、原点から信号点までの距離よりも大きくなるため、ポーラー変調よりも消費電力が大きくなる。原点からの距離とI成分+Q成分の差の割合が最も大きいのは信号点の分布する正方形の対角線上であり、√2倍となる。つまり、対角線上の同一の信号点を出すときの消費電力はポーラー変調に比べ直交変調では√2倍大きくなり、その分効率が劣化する。 When polar modulation is used as the modulation method, the power consumption is mainly determined by the distance from the origin on the IQ plane to the output signal point, so the power consumption at the maximum output is determined by the distance to each vertex. On the other hand, when quadrature modulation is used, it is determined by the sum of the amplitude of the I signal and the amplitude of the Q signal at the signal point. Since either the Q component or the I component is 0 at the points on the I axis and the Q axis, the sum of the amplitude of the I signal and the amplitude of the Q signal is the same as the distance from the origin to the signal point. Therefore, the power consumption is the same as that of polar modulation. However, at other signal points, the sum of the amplitude of the I signal and the amplitude of the Q signal is greater than the distance from the origin to the signal point, so that power consumption is greater than with polar modulation. The ratio of the difference between the distance from the origin and the I component + Q component is the largest on the diagonal of the square in which the signal points are distributed, which is √2. That is, the power consumption when the same signal point on the diagonal line is output becomes √2 times larger in the quadrature modulation than in the polar modulation, and the efficiency is degraded accordingly.
次に、信号位相回転部103によって信号点を回転させた場合のベクトル軌跡を、図3を参照して詳細に説明する。
図3の例は、信号点を45度だけ正の方向(時計回り)に回転させたときの信号点配置である。信号点を回転させた後のI信号およびQ信号をそれぞれI’信号およびQ’信号とする。ここで、図2に示す最大の出力点である各信号点201、202、203、および204は、それぞれI’軸上およびQ’軸上の信号点301、302、303、および304に対応する。位相を正の方向に45度回転させるためには、例えば、以下に示す演算を行えばよい。
The example of FIG. 3 is a signal point arrangement when the signal point is rotated in the positive direction (clockwise) by 45 degrees. The I signal and Q signal after rotation of the signal point are referred to as I ′ signal and Q ′ signal, respectively. Here, the signal points 201, 202, 203, and 204, which are the maximum output points shown in FIG. 2, correspond to the signal points 301, 302, 303, and 304 on the I ′ axis and the Q ′ axis, respectively. . In order to rotate the phase by 45 degrees in the positive direction, for example, the following calculation may be performed.
なお、図3の例では正の方向に45度回転させているが、これに限らず信号点を45度+90×n度だけ回転させた信号点であればよい。よって、信号点を回転させた場合の最大出力となる信号点は、I’軸上およびQ’軸上に存在するため、原点からの距離は√2×aであり、最大出力時に必要な電力は√2×a×Punitとなる。これは、信号点を回転させない場合と比較して消費電力が1/√2であるため、最大出力時における電力効率は1.5dB改善される。 In the example of FIG. 3, the signal point is rotated 45 degrees in the positive direction. However, the present invention is not limited to this, and any signal point obtained by rotating the signal point by 45 degrees + 90 × n degrees may be used. Therefore, since the signal point that becomes the maximum output when the signal point is rotated exists on the I ′ axis and the Q ′ axis, the distance from the origin is √2 × a, and the power required for the maximum output Becomes √2 × a × P unit . This is because the power consumption is 1 / √2 compared to the case where the signal point is not rotated, so that the power efficiency at the maximum output is improved by 1.5 dB.
ここで、最大消費電力が同一の場合を考える。図2の例では、I軸方向に「a」、Q軸方向に「a」の最大出力振幅を出力し、そのときの消費電力は2×a×Punitであるとすると、図3の例では、2×a×Punitの消費電力で出力可能な最大電力はI’軸上およびQ’軸上の方向のいずれかに2×aの距離だけ原点から離れた点となる。このとき、最大出力振幅は√2×aに比べて√2倍だけ大きい。出力電力は出力振幅の2乗に比例するため、同一消費電力における最大出力電力は、図3に示す信号点が3dBだけ図2に示す信号点よりも大きくなる。 Here, consider a case where the maximum power consumption is the same. In the example of FIG. 2, assuming that the maximum output amplitude of “a” in the I-axis direction and “a” in the Q-axis direction is output and the power consumption at that time is 2 × a × P unit , the example of FIG. In this case, the maximum power that can be output with the power consumption of 2 × a × P unit is a point separated from the origin by a distance of 2 × a in either of the directions on the I ′ axis and the Q ′ axis. At this time, the maximum output amplitude is √2 times larger than √2 × a. Since the output power is proportional to the square of the output amplitude, the maximum output power at the same power consumption is 3 dB higher than the signal point shown in FIG. 2 for the signal point shown in FIG.
図4を参照して信号位相回転部103の構成例を詳細に説明する。
図4に示す信号位相回転部103は、式(1)に示すように、位相を45度正の方向に回転させる場合である。信号位相回転部103は、入力部101、102からそれぞれI信号、Q信号を受け取り、加算器401、402でそれぞれの信号の加算を行う。図4の例では、加算器401は、I信号と反転したQ信号、つまり「−Q」信号との加算を行い、I’信号を生成する。同様に、加算器402は、I信号とQ信号との加算を行い、Q’信号を生成する。これにより、位相を45度正の方向に回転させた信号であるI’信号およびQ’信号を得ることができる。そして、信号位相回転部103は、I’信号およびQ’信号をそれぞれ、パワーミキサ106、107へ送る。
なお、例えば位相を正の方向に135度回転させたい場合は、加算器401に「−I」信号と「−Q」信号とを入力し、加算器402にI信号と「−Q」信号と入力し、それぞれ加算を行えばよい。このように、同様の構成で加算と減算との入れ替え、正負の反転を用いれば、任意のnに対して45度+90×n度の信号位相回転部103として構成することができる。さらに、I’信号およびQ’信号の振幅がI信号およびQ信号に比べて√2倍だけ大きくなるため、I信号およびQ信号とI’信号およびQ’信号との振幅をそろえる必要がある場合には、入出力のいずれかに1/√2を乗算する乗算器を配置してもよい。
A configuration example of the signal
The signal
For example, when the phase is to be rotated 135 degrees in the positive direction, the “−I” signal and the “−Q” signal are input to the
次に、パワーミキサ106、107で使用される、パワーミキサの構成例について図5を参照して詳細に説明する。図5はダブルバランスミキサ型の構成を用いた例である。また、パワーミキサは、ドライブアンプまたはパワーアンプの役割も果たす。
このとき、合成部108は、複数のパワーミキサの負荷を共通にすることで実現してもよい。
パワーミキサの構成の別例について図6を参照して詳細に説明する。
図7では、パワーミキサは複数のパワーミキサユニット601からなり、個々のパワーミキサユニット601は、例えば図5と同じ構成のダブルバランスミキサを用いる。パワーミキサユニット601にはそれぞれ独立して入力信号が入力され、パワーミキサユニット601はそれぞれの入力信号で制御される。なお、入力信号はデジタル信号として、パワーミキサユニット601のオンまたはオフを切り替えることにより出力電力を制御してもよい。また、一部の入力信号をデジタル信号のMSB(Most Significant bit)側、他の入力信号をデジタル信号のLSB(Least Significant bit)側に対応するアナログ信号としてもよい。このようにすることで、パワーミキサユニット数を、デジタル制御に必要な要求に合わせて増減することができる。
Next, a configuration example of the power mixer used in the
At this time, the combining
Another example of the configuration of the power mixer will be described in detail with reference to FIG.
In FIG. 7, the power mixer includes a plurality of
以上に示した第1の実施形態によれば、IQ平面上にある信号点を45度+90×n度回転させることにより最大出力時の消費電力を抑え、全体の平均的な効率を改善することができ、ポーラー変調方式よりも狭い信号帯域で信号処理部を構成しつつポーラー変調方式と同等の電力効率を得ることができる。 According to the first embodiment described above, the signal point on the IQ plane is rotated by 45 degrees + 90 × n degrees, thereby suppressing the power consumption at the maximum output and improving the overall average efficiency. The power efficiency equivalent to that of the polar modulation method can be obtained while the signal processing unit is configured with a signal band narrower than that of the polar modulation method.
(第1の実施形態の変形例)
信号位相回転部103をデジタルドメインで実現した構成例について図7を参照して詳細に説明する。本変形例に係る直交変調器700の信号位相回転部103の後段にデジタルフィルタ701およびDAC(Digital−analog converter)702、703を含む。
(Modification of the first embodiment)
A configuration example in which the signal
また、図7の例ではデジタルフィルタの前に信号位相回転部103を配置しているが、デジタルフィルタ701が配置される場合には、信号位相回転部103をデジタルフィルタ701の前段または後段のどちらの位置に配置してもよい。
Further, in the example of FIG. 7, the signal
以上に示した第1の実施形態の変形例によれば、デジタルドメインで位相回転の処理を行うため、精度良くI信号およびQ信号の位相を回転することができる。 According to the modification of the first embodiment described above, since the phase rotation process is performed in the digital domain, the phases of the I signal and the Q signal can be accurately rotated.
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、パワーミキサをI信号およびQ信号に対し、それぞれ独立して配置しているが、本実施形態では、I信号およびQ信号に対して共用のパワーミキサを用いることが第1の実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the power mixer is arranged independently for each of the I signal and the Q signal. However, in this embodiment, it is first to use a common power mixer for the I signal and the Q signal. Different from the first embodiment.
本実施形態に係る直交変調器800は、入力部101および入力部102、信号位相回転部103、ローカル発振部104、移相部105、コントローラ801、パワーミキサ802を含む。
The
入力部101および入力部102、信号位相回転部103、ローカル発振部104、および、移相部105は、第1の実施形態と同様の動作を行うためここでの詳細な説明は省略する。
Since the
コントローラ801は、信号位相回転部103からI’信号およびQ’信号を受け取り、ローカル選択信号と位相選択信号とを出力する。ローカル選択信号はI’成分、Q’成分、および無信号のいずれかに対応した信号である。無信号は、信号として「0」を送信するか、信号を送らない場合を示すかのどちらでもよい。以下では、無信号は信号として「0」を送信する場合を仮定する。コントローラ801の詳細な動作については、図11および図12を参照して後述する。
The
パワーミキサ802は、コントローラ801からローカル選択信号と位相選択信号とを受け取り、入力された信号に応じて出力信号を生成する。パワーミキサ802の詳細な動作については、図11、図12、および図13を参照して後述する。
The
ここで、信号の出力可能範囲と信号点分布範囲との関係について図9および図10を参照して詳細に説明する。
第1の実施形態では、パワーミキサ106およびパワーミキサ107からのそれぞれの最大出力を原点から「a」だけ離れた点とすると、図9に示すように、信号の出力可能範囲901は実線で示すI’軸およびQ’軸に平行な直線からなる正方形で囲まれた範囲となる。しかし、信号点分布範囲902は、点線で示すように、出力可能範囲901の正方形から45度回転した範囲となる。このため、出力可能範囲901と信号点分布範囲902とが異なるため、実際には信号を出力しない範囲の余分なデバイス面積を有することになる。
一方、本実施形態における出力可能範囲を図10に示す。本実施形態では、I’信号の絶対値とQ’信号の絶対値との和、つまり振幅の和が所定の最大値を超えないように設定する。絶対値の和を「a」とすると、出力可能範囲1001は、図9に示す信号点分布範囲902と一致させることができる。
Here, the relationship between the signal output possible range and the signal point distribution range will be described in detail with reference to FIG. 9 and FIG.
In the first embodiment, assuming that the maximum outputs from the
On the other hand, the output possible range in this embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the sum of the absolute value of the I ′ signal and the absolute value of the Q ′ signal, that is, the sum of the amplitudes is set so as not to exceed a predetermined maximum value. When the sum of absolute values is “a”, the output possible range 1001 can be matched with the signal
例えば具体例として、原点から「a」だけ離れた点を出力するデバイスを構成するのに必要なデバイス面積を「A」と仮定すると、第1の実施形態では、I’軸方向およびQ’軸方向にそれぞれ「a」だけ出力する必要があるため合計「2A」のデバイス面積が必要となる。一方、本実施形態では、I’信号の絶対値とQ’信号の絶対値との和が「a」であるため、必要なデバイス面積は、「A」である。つまり、I’信号と第1ローカル信号とを乗算するためのパワーミキサとQ’信号と第2ローカル信号とを乗算するためのパワーミキサとを別々に用意すると、2つのパワーミキサが必要となり「2A」のデバイス面積が必要となる。しかし、本実施形態では、I’信号の絶対値とQ’信号の絶対値との和が「a」となることに着目し、1つのパワーミキサをI’信号と第1ローカル信号との乗算及びQ’信号と第2ローカル信号との乗算で共有することで、デバイス面積を「A」にすることができる。 For example, as a specific example, assuming that the device area necessary for configuring a device that outputs a point separated by “a” from the origin is “A”, in the first embodiment, the I′-axis direction and the Q′-axis Since it is necessary to output only “a” in each direction, a total device area of “2A” is required. On the other hand, in this embodiment, since the sum of the absolute value of the I ′ signal and the absolute value of the Q ′ signal is “a”, the required device area is “A”. That is, if a power mixer for multiplying the I ′ signal and the first local signal and a power mixer for multiplying the Q ′ signal and the second local signal are prepared separately, two power mixers are necessary. 2A "device area is required. However, in this embodiment, focusing on the fact that the sum of the absolute value of the I ′ signal and the absolute value of the Q ′ signal is “a”, one power mixer is multiplied by the I ′ signal and the first local signal. And the device area can be set to “A” by sharing the multiplication of the Q ′ signal and the second local signal.
実際には、I’信号およびQ’信号に応じてパワーミキサ802の出力をコントローラ801により制御する必要があるが、コントローラ801はパワーミキサ802に比べて十分に小さな面積で実現することができる。このため、全体を小さなデバイス面積で構成することができる、さらに、必要なデバイスの大きさを小さくすることができるため、寄生容量等の影響も低減することができる。
Actually, the output of the
本実施形態におけるコントローラ801およびパワーミキサ802の構成例を図11に示す。パワーミキサ802は、a(aは任意の自然数)個のミキサユニット1101により構成される。本実施形態に係るミキサユニット1101は、LO選択部1102と、パワーミキサユニット601とを含む。
A configuration example of the
パワーミキサユニット601は、第1の実施形態と同様の構成である。
LO選択部1102は、コントローラ801からローカル選択信号と位相選択信号とを受け取り、ローカル選択信号に対応した信号を選択して出力する。
The
The
ここで、コントローラ801およびパワーミキサ802の詳細な動作について図11を参照して詳細に説明する。ここではI’信号およびQ’信号としてデジタル信号のビット列が入力されると仮定する。
コントローラ801は、a個のミキサユニット1101に対してそれぞれローカル選択信号と位相選択信号とをLO選択部1102に送る。位相選択信号としては「1」、「0」、「−1」のいずれか1つを選択する。
Here, detailed operations of the
The
LO選択部1102は、移相部105から互いに90度位相がずれた2つのローカル信号を、コントローラ801からローカル選択信号をそれぞれ受け取り、ローカル選択信号に応じてI’信号またはQ’信号に対応したローカル信号を選択して出力する。ローカル選択信号が「0」である場合、すなわち無信号である場合にはローカル信号として「0」を出力する。
The
パワーミキサユニット601は、コントローラ801から位相選択信号を、LO選択部1102からローカル選択信号によって選択されたローカル信号をそれぞれ受け取り、乗算を行う。位相選択信号として「1」が入力された場合には、選択されたローカル信号と同相の信号を出力し、「−1」が入力された場合には、選択されたローカル信号と逆相の信号を出力する。また、位相選択信号として「0」が入力された場合には、出力信号も「0」となる。なお、ミキサユニット1101からの出力を「0」にする方法として、コントローラ801からローカル選択信号が無信号である場合か位相選択信号が「0」である場合かのどちらか一方が選択されるか、または、その両方が選択される方法が考えられるが、どちらを用いてもよい。
The
具体例として、I’信号としてI’成分が+NであるN個のビット信号が、Q’信号としてQ’成分が−MであるM個のビット信号が入力された場合を図11に示している。
ここで、信号の取り得る範囲においてI’信号の絶対値とQ’信号の絶対値との和は常に「a」を超えないよう構成されるため、コントローラ801は、全体でa個あるミキサユニット1101中のN個のミキサユニット1101に対して、I’信号として「I’」を選択したローカル選択信号を出力し、I’成分が「+」であるので「1」を位相選択信号として出力する。また、同様に、M個のミキサユニット1101に対して、Q’信号として「Q’」を選択したローカル選択信号を出力し、Q’成分が「−」であるので「−1」を位相選択信号として出力する。残りの(a−N−M)個のミキサユニット1101に対しては、ローカル選択信号を無信号とし、位相選択信号として「0」を出力する。最後に、a個のミキサユニット1101からの出力を全て加算することにより、パワーミキサ802からは、I’信号の絶対値とQ’信号の絶対値との和は常に「a」を超えない所望の出力信号を得ることができる。
As a specific example, FIG. 11 shows a case where N bit signals whose I ′ component is + N are input as I ′ signals and M bit signals whose Q ′ component is −M are input as Q ′ signals. Yes.
Here, since the sum of the absolute value of the I ′ signal and the absolute value of the Q ′ signal does not always exceed “a” within the possible range of the signal, the
図11の例では、位相選択信号は「−1」、「0」、および「1」のいずれかの値をとるとしているが、第1の実施形態の場合と同様、一部の入力信号をデジタル信号のLSB側に対応するアナログ信号としてもよい。
LSB側をアナログ信号とした場合を図12に示す。図11に示したコントローラ801には、I’信号およびQ’信号を示すデジタル信号のMSB側を入力し、I’信号およびQ’信号示すデジタル信号のLSB側をDACに入力して、アナログ信号を得る。こうすることで、パワーミキサ802におけるミキサユニット1101の数を減らすことができ、パワーミキサ802のデバイス面積を減少させることができる。
In the example of FIG. 11, the phase selection signal has a value of “−1”, “0”, or “1”. However, as in the case of the first embodiment, some input signals are An analog signal corresponding to the LSB side of the digital signal may be used.
FIG. 12 shows a case where the LSB side is an analog signal. The
図13を参照して第2の実施形態におけるミキサユニットの構成例を詳細に説明する。
図13に示すように、LO選択部1102と図6に示すようなパワーミキサとを組み合わせて1つのミキサユニット1101を構成し、これを複数用いることで、パワーミキサ802を構成することができる。
A configuration example of the mixer unit in the second embodiment will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, a
以上に示した第2の実施形態によれば、信号点分布範囲と出力可能範囲とを一致させることで、全体のデバイス面積を小さくすることができ、寄生容量等の影響を低減しながら消費電力の平均的な効率を改善させることができる。 According to the second embodiment described above, by matching the signal point distribution range and the output possible range, the entire device area can be reduced, and power consumption is reduced while reducing the influence of parasitic capacitance and the like. Can improve the average efficiency.
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る送信装置1400を図14に示す。送信装置1400は、直交変調器100と、アンテナ1401とを含む。
アンテナ1401は、直交変調器100に係る合成部108からの出力信号を受け取り、出力信号を空間へ放射する。
(Third embodiment)
FIG. 14 shows a
The
また、パワーミキサ106およびパワーミキサ107からのそれぞれの出力信号の絶対値の和よりも大きな出力信号をアンテナ1401に供給する必要がある場合は、図15に示す送信装置1500のように、PA(Power Amplifier)1501をアンテナ1401の前段に配置してもよい。
Further, when it is necessary to supply an output signal larger than the sum of the absolute values of the output signals from the
以上に示した第3の実施形態によれば、平均的な電力効率を改善する送信装置を構成することができる。 According to the third embodiment described above, it is possible to configure a transmission device that improves average power efficiency.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
100,500,800・・・直交変調器、101,102・・・入力部、103・・・信号位相回転部、104・・・ローカル発振部、105・・・移相部、106,107,802・・・パワーミキサ、108・・・合成部、201,202,203,204,301,302,303,304・・・信号点、401,402・・・加算器、601・・・パワーミキサユニット、701・・・デジタルフィルタ、702,703・・・DAC、801・・・コントローラ、901,1001・・・出力可能範囲、902・・・信号点分布範囲、1101・・・ミキサユニット、1102・・・LO選択部、1400,1500・・・送信装置、1401・・・アンテナ、1501・・・PA。 100, 500, 800 ... quadrature modulator, 101, 102 ... input unit, 103 ... signal phase rotation unit, 104 ... local oscillation unit, 105 ... phase shift unit, 106, 107, 802 ... Power mixer, 108 ... Synthesis unit, 201, 202, 203, 204, 301, 302, 303, 304 ... Signal point, 401,402 ... Adder, 601 ... Power mixer Unit, 701 ... Digital filter, 702,703 ... DAC, 801 ... Controller, 901,1001 ... Output possible range, 902 ... Signal point distribution range, 1101 ... Mixer unit, 1102 ... LO selection unit, 1400, 1500 ... transmitting device, 1401 ... antenna, 1501 ... PA.
Claims (4)
前記ローカル信号から、位相が互いに90度異なる第1ローカル信号および第2ローカル信号を生成する移相手段と、
第1同相信号及び第1直交信号の位相を45度+90×n度(nは任意のある整数)回転させ、第2同相信号および第2直交信号を得る位相回転手段と、
前記第1ローカル信号と前記第2同相信号とを乗算して第1出力信号を得、前記第2ローカル信号と前記第2直交信号とを乗算して第2出力信号を得る乗算手段と、を具備することを特徴とする直交変調器。 Oscillating means for generating a local signal having a predetermined frequency;
Phase shifting means for generating a first local signal and a second local signal having phases different from each other by 90 degrees from the local signal;
Phase rotation means for rotating the phases of the first in-phase signal and the first quadrature signal by 45 degrees + 90 × n degrees (n is an arbitrary integer) to obtain the second in-phase signal and the second quadrature signal;
Multiplying means for multiplying the first local signal and the second in-phase signal to obtain a first output signal and multiplying the second local signal and the second quadrature signal to obtain a second output signal; A quadrature modulator comprising:
前記乗算手段は、前記ビットごとに、前記位相選択信号と前記ローカル信号とを乗算することを特徴とする請求項2に記載の直交変調器。 The second in-phase signal, the second quadrature signal, and the no signal from a plurality of bits so that the sum of the absolute value of the second in-phase signal and the absolute value of the second quadrature signal does not exceed a threshold value If the local selection signal for selecting any one of the signal and the in-phase component of the second in-phase signal or the quadrature component of the second quadrature signal are positive, a signal in phase with the local signal is output and the in-phase signal is output. If the component or the quadrature component is negative, it further comprises control means for outputting a phase selection signal for outputting a signal having a phase opposite to that of the local signal,
The quadrature modulator according to claim 2, wherein the multiplication unit multiplies the phase selection signal and the local signal for each bit.
前記ローカル信号から、位相が互いに90度異なる第1ローカル信号および第2ローカル信号を生成する移相手段と、
第1同相信号および第1直交信号の位相を45度+90×n度(nは任意のある整数)回転させ、第2同相信号および第2直交信号を得る位相回転手段と、
前記第1ローカル信号と前記第2同相信号とを乗算して第1出力信号を得、前記第2ローカル信号と前記第2直交信号とを乗算して第2出力信号を得る乗算手段と、
前記第1出力信号および前記第2出力信号を合成し、第3出力信号を得る合成手段と、
前記第3出力信号を送信するアンテナと、を具備することを特徴とする送信装置。 Oscillating means for generating a local signal having a predetermined frequency;
Phase shifting means for generating a first local signal and a second local signal having phases different from each other by 90 degrees from the local signal;
Phase rotation means for rotating the phases of the first in-phase signal and the first quadrature signal by 45 degrees + 90 × n degrees (n is an arbitrary integer) to obtain the second in-phase signal and the second quadrature signal;
Multiplying means for multiplying the first local signal and the second in-phase signal to obtain a first output signal and multiplying the second local signal and the second quadrature signal to obtain a second output signal;
Combining means for combining the first output signal and the second output signal to obtain a third output signal;
An antenna for transmitting the third output signal;
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