JP2012095333A - 送信機およびそれに使用するためのrf送信信号処理回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンテナに供給されるRF送信信号を生成するRF電力増幅器(PA1、PA2)と、ベースバンド送信信号をアップコンバートすることにより前記RF電力増幅器に供給されるRF送信入力信号を生成するRF送信信号処理回路(RF IC)とを具備する。前記RF送信信号のランプダウンの途中で前記RF送信信号のレベルのダウンが実質的に停止するか、レベルアップし、再び前記RF送信信号のレベルがダウンするように前記RF送信信号処理回路内部の内部動作が調整される。
【選択図】図1
Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
次に、実施の形態について更に詳述する。
図1は、本発明の1つの実施の形態による送信機を示す図である。また、図2は、図1に示した本発明の1つの実施の形態による送信機のRF ICの振幅変調制御ループAM LPの第1可変増幅器MVGAの構成を示す図である。
図4は、図1に示した本発明の1つの実施の形態による送信機のEDGE送信モードにおける動作シーケンスを説明する図である。
図4の時刻T1で、ベースバンドLSIからRF ICへ送信データアップロード命令Tx_data Up_Loadが転送され、ディジタルベースバンド送信信号の送信データTx_Dataも転送される。この送信データTx_Dataは168シンボルの有効データEff_Dであり、RF ICのディジタルRFインターフェース1の内蔵RAMやデータレジスタ等の内部メモリに保持される。時刻T1で転送される送信データTx_Dataの168シンボルの有効データEff_Dの詳細が、図5に示されている。
図5はベースバンドLSIからRF ICへノーマルバーストで転送される送信データTx_Dataの168シンボルの有効データEff_Dの詳細を示す図である。168シンボルの有効データEff_Dは、12シンボルのダミー(プリアンブルデータ)と156シンボルのタイムスロット(ノーマルバースト)とにより構成されている。本発明の実施の形態では、特に12シンボルのダミー(プリアンブルデータ)の最後の4シンボルがランプアップに際して重要な不要輻射の低減のための制御データを含んでいる。尚、156シンボルのタイムスロット(ノーマルバースト)は、最初に3シンボルのテールビットと最後の3シンボルのテールビットと中間の実際の送信で利用可能な142シンボルの転送データTr_Dataとを含んでいる。また、本発明の実施の形態では、168シンボルの有効データEff_Dの最後に付加された8シンボルのダミーの最初の4シンボルがランプダウンに際して重要な不要輻射の低減のための制御データを含んでいる。また、中間の142シンボルの転送データTr_Dataは、ディジタルベースバンド送信信号を含む。
図1に示した本発明の1つの実施の形態による送信機のRF ICがベースバンドLSIから転送されるRF IC動作モード設定に応答してEDGE送信モードを行う場合には、振幅変調制御ループAM LPのフィード回路が活性化されて振幅変調情報のフィードを行う。尚、振幅変調制御ループAM LPのフィード回路は、振幅比較器AMD、ローパスフィルターLF2、第2可変増幅器IVGA、電圧・電流変換器VIC、スイッチSW5、レベル変換器LVC、電力増幅器モジュールPAMから構成されている。また、振幅変調制御ループAM LPのバック回路も活性化されて振幅変調情報のバックを行う。尚、振幅変調制御ループAM LPのバック回路は、カップラーCpl1、Cpl2、アッテネーターATT1、ATT2、バッファアンプBF1、スイッチSW1、ダウンコンバージョンミキサーDCM、スイッチSW2、第1可変増幅器MVGAから構成されている。当然、位相変調制御ループPM LPのフィード回路とバック回路とが活性化されて位相変調情報のフィードとバックとを行う。尚、位相変調制御ループPM LPのフィード回路は、位相比較器PD、ローパスフィルターLF1、送信用電圧制御発振器7、スイッチSW4、1/2分周器、バッファアンプBF2、ドライバーアンプDR1、DR2、電力増幅器モジュールPAMから構成されている。また、位相変調制御ループPM LPのバック回路は、カップラーCpl1、Cpl2、アッテネーターATT1、ATT2、バッファアンプBF1、スイッチSW1、ダウンコンバージョンミキサーDCM、スイッチSW2、SW3、第1可変増幅器MVGAから構成されている。
図1に示した本発明の1つの実施の形態による送信機のRF ICがベースバンドLSIから転送されるRF IC動作モード設定に応答して位相変調のみを使用するGMSK送信モードを行う場合には、位相変調制御ループPM LPのフィード回路とバック回路とが活性化されて位相変調情報のフィードとバックとを行う。一方、GMSK送信モードでは、振幅変調は行われないので、振幅変調制御ループAM LPのフィード回路とバック回路とは非活性化される。従って、GMSK送信モードで、振幅変調制御ループAM LPのフィード回路とバック回路との消費電力を削減することができる。
図4の時刻T2で、ベースバンドLSIからRF ICへ送信モードオン命令Tx_Mode ONが転送される。すると、ディジタル変調器2、送信ミキサー3、RF電圧制御発振器4、RF周波数シンセサイザー6、送信用電圧制御発振器7、2個の変調制御ループPM LP、AM LPの動作が開始される。また、ディジタル変調器2の2個のD/A変換器DACからのアナログベースバンド送信信号TxABI、TxABQは図4の波形に示すように所定の直流電圧レベルに上昇する。このアナログベースバンド送信信号TxABI、TxABQの所定の直流電圧レベルは、RF ICのD/A変換器DAC出力から送信ミキサー3入力までのパスのDCオフセットキャンセルのキャリブレーションに使用されることができる。また、電力増幅器モジュールPAMのRF電力増幅器PA1、PA2に電源電圧、バイアス電圧の投入を開始するための電力増幅器活性化信号PA_ONも、ローレベルからハイレベルに変化する。
図4の時刻T3で、ベースバンドLSIからRF ICへ送信データ内部転送命令Tx_Data ONが転送される。時刻T3から所定の遅延時間Delayが経過すると、RF ICの内蔵RAMやデータレジスタ等の内部メモリに保持された送信データTx_Dataの168シンボルの有効データEff_Dの読み出しが開始される。しかし、後に説明する設定時間の経過前までは、直流電圧に対応したアナログベースバンド信号TxABI、Qが供給されている。また、設定時間経過後、シンボルに対応したアナログベースバンド信号TxABI、Qが供給される。すなわち、12シンボル(プリアンブルデータ)に含まれたダミーの最後の4シンボルの前半の8シンボルの各1シンボルの4ビットは“1111”のオール“1”となっている。これは、EDGE送信モードで、AM変調による振幅値は一定で大きな振幅のRMS値であることを意味する。尚、RMSは、ルートミーンスクエアー(Root mean square)の略である。その結果、RF ICのディジタルRFインターフェース1の内蔵RAMやデータレジスタ等の内部メモリからこのRMS振幅値に相当するディジタルベースバンド送信信号が読み出され、ディジタル変調器2に供給される。ディジタル変調器2で直交ディジタルベースバンド送信信号TxDBI、Qが生成され、D/A変換器により直流電圧に対応する直交アナログベースバンド送信信号TxABI、Qが生成され、送信ミキサー3に供給される。従って、RF ICの位相変調制御ループPM LPと振幅変調制御ループAM LPの入力への一定で大きな振幅のRMS値に対応する中間周波数送信信号Vrefの供給が開始される。
図4の時刻T4で、ベースバンドLSIからRF ICへランプアップスタート命令Ramp_Up Startが転送される。すると、ベースバンドLSIからRF ICの内蔵RAMやデータレジスタ等の内部メモリへのランプアップのためのディジタルランプデータRamp_Up Dataのロードが開始される。従って、ロードされたディジタルランプデータRamp_Up Dataのディジタル値の増加に応答して、RF ICの振幅変調制御ループAM LPの第1可変増幅器MVGAのゲインが低下する。すると、これと反対に自動パワー制御電圧Vapcのレベルが上昇して、電力増幅器モジュールPAMのRF電力増幅器PA1、PA2の増幅率の増加が開始される。また、自動パワー制御電圧Vapcのレベル上昇が開始されると、アナログフロントエンドモジュールFEMを活性化する制御信号FEM_CONTをローレベルからハイレベルに変化させる。すると、電力増幅器モジュールPAMのRF電力増幅器PA1、PA2からアンテナANTへのRF送信信号の供給が開始される。
電力増幅器モジュールPAMのRF電力増幅器PA1、PA2の増幅率の増加の途中で、先程説明した設定時間が経過すると、シンボルに対応したアナログベースバンド信号TxABI、Qが供給されるようになる。すなわち、図5の168シンボルの有効データEff_Dの読み出しが実行される。本発明の実施の形態では、特に12シンボルのダミーの最後の4シンボルがランプアップに際して重要な不要輻射の低減のための制御データを含んでいる。すなわち、12シンボルのダミー(プリアンブルデータ)の最後の4シンボルの各1シンボルの4ビットは、例えば、“1101”、“1001”、“0011”、“1111”となっている。これは、EDGE送信モードで、連続したシンボルによる連続送信信号のAM変調による振幅値は、一定で大きな振幅のRMS振幅値よりも小さな振幅であることを意味する。その結果、RF ICのディジタルRFインターフェース1の内蔵RAMやデータレジスタ等の内部メモリから小振幅値に相当するディジタルベースバンド送信信号が読み出され、ディジタル変調器2に供給される。ディジタル変調器2で直交ディジタルベースバンド送信信号TxDBI、Qが生成され、D/A変換器により直交アナログベースバンド送信信号TxABI、Qが生成され、送信ミキサー3に供給される。従って、RF ICの位相変調制御ループPM LPと振幅変調制御ループAM LPの小振幅値に相当する中間周波数送信信号Vrefの供給が開始される。その結果、ランプアップの間の設定時間の経過の前後で、RF ICの位相変調制御ループPM LPのフィード回路から電力増幅器モジュールPAMのRF電力増幅器PA1、PA2の入力に供給されるRF送信入力信号の振幅レベルが一定で大きな振幅のRMS振幅値から小振幅値に変化する。このようにして、本発明の実施の形態によれば、RF電力増幅器PA1、PA2の増幅率が増加するランプアップに際して重要な不要輻射を低減することができる。
図4の時刻T5のランプアップ完了から時刻T6のランプダウンスタートの間で、初に3シンボルのテールビットと最後の3シンボルのテールビットと中間の実際の送信で利用可能な142シンボルの転送データTr_Dataとの合計148シンボルの送信が行われる。
図4の時刻T6で、ベースバンドLSIからRF ICへランプダウンスタート命令Ramp_Down Startが転送される。すると、時刻T4から時刻T5の間のRF ICの内部動作シーケンスと同様な内部動作シーケンスが時刻T6から時刻T7の間に実行される。従って、RF電力増幅器PA1、PA2の増幅率が減少するランプダウンに際して重要な不要輻射を低減することができる。
図6は、図4に示したEDGE送信モードのランプアップの間の設定時間の経過の前後における動作シーケンスを詳細に説明する図である。
図7は、図1に示した本発明の1つの実施の形態による送信機のEDGE送信モードのランプアップの動作シーケンスによる不要輻射の低減の効果を説明する図である。ランプアップに際しては、GMSKの規格では、RF電力増幅器からのRF送信信号の増加は特性L1と特性L2との間で変化することが決められている。特性L_rp_cnvは従来の一般的なランプアップ特性である。特に、破線で示す信号強度の強い部分においてRF ICの回路の切り換え時のスイッチングノイズや、半導体チップ製造誤差によりGMSK規格のレート以上でRF送信信号の信号強度が変化する危険性がある。
図8は、図4に示したEDGE送信モードのランプダウンにおける動作シーケンスを詳細に説明する図である。
図9は、図1に示した本発明の1つの実施の形態による送信機のEDGE送信モードのランプダウンの動作シーケンスによる不要輻射の低減の効果を説明する図である。ランプダウンに際しては、GMSKの規格では、RF電力増幅器からのRF送信信号の減少は特性L1と特性L2との間で変化することが決められている。特性L_rp_cnvは従来の一般的なランプダウン特性である。特に、破線で示す信号強度の強い部分においてRF ICの回路の切り換え時のスイッチングノイズや、半導体チップ製造誤差によりGMSK規格のレート以上でRF送信信号の信号強度が変化する危険性がある。
図10は、GMSK送信モード(ノーマルバースト)からEDGE送信モード(ノーマルバースト)へ切り換える場合の動作シーケンスを説明する図である。
図11は、EDGE送信モード(ノーマルバースト)からGMSK送信モード(ノーマルバースト)へ切り換える場合の動作シーケンスを説明する図である。
図12は、アクセスバーストのGMSK送信モードからノーマルバーストのEDGE送信モードへの切り換える場合の動作シーケンスを説明する図である。
図1に示した本発明の1つの実施の形態による送信機によりEDGE送信モードのランプアップとランプダウンとで、不要輻射を低減することができる。
以上説明してきたEDGE送信モードに対応する送信機は、EDGE送信モードのランプアップとランプダウンとの制御をRF電力増幅器PA1、PA2の増幅率の制御で実行するポーラループ方式を採用していた。一方、RF電力増幅器の入力に供給されるRF送信入力信号レベルを可変制御するポーラモジュレータ方式でもEDGE送信モードのランプアップとランプダウンとの制御が可能である。
以上の説明ではEDGE送信を行う送信機(トランスミッター)を中心に説明したが、RF ICには受信機(レシーバー)の機能も当然必要であることは言うまでもない。
図15は、本発明の具体的な実施の形態によるRF ICを示す図である。同図の下部には、図1に示した送信機のRF ICの送信信号処理回路と略同様に構成された送信信号処理回路が配置されている。
図15の略中央には、2個の1/2分周器、RF電圧制御発振器RFVCO、RF周波数シンセサイザーRF Synth、26MHzのシステム基準周波数クロックを生成するシステム基準発振器VCXOが形成されている。
図15の上部には、受信機(レシーバー)の機能を実現するための受信信号処理回路が配置されている。この受信信号処理回路は、4個のローノイズアンプLNA1、LNA2、LNA3、LNA4と、2個のクォドラチャー受信ミキサーと、1/2分周・90°位相シフターとを含む。ローノイズアンプLNA1の入力Rx1には869〜894MHzのGSM850のRF受信入力信号が供給され、ローノイズアンプLNA2の入力Rx2には925〜960MHzのGSM900のRF受信入力信号が供給される。ローノイズアンプLNA3の入力Rx3には1805〜1880MHzのDCS1800のRF受信入力信号が供給され、ローノイズアンプLNA4の入力Rx4には1930〜1990MHzのPCS1900のRF受信入力信号が供給される。1/2分周・90°位相シフターにより、クォドラチャー受信ミキサーを構成する2個のミキサー回路には、90°位相差を持つ2つの受信用RFローカルリャリア信号が供給される。その結果、クォドラチャー受信ミキサーは、RF受信入力信号をアナログベースバンド受信信号RxABI、RxABQにダイレクトダウンコンバージョンする。アナログベースバンド受信信号RxABI、Qは、ローパスフィルターLPFを介してプログラマブルゲインアンプPGAで増幅される。プログラマブルゲインアンプPGAのベースバンド増幅信号はアナログ/ディジタル変換器ADCに供給され、ディジタルフィルターからのディジタルベースバンド受信信号RxDBI、RxDBQがディジタルRFインターフェースDig RF I/Fに供給される。
図15の右には、ベースバンドLSIとRF ICへの種々の命令、送信データ、種々の制御データのインターフェースを行うためのディジタルRFインターフェースDig RF I/Fが配置されている。このディジタルRFインターフェースDig RF I/Fは、前記非特許文献2に記載されたディジタルインターフェースの仕様に準拠している。
図16は、上記で説明した本発明の実施の形態によるRF IC、ベースバンドLSI、電力増幅器モジュールPAM、アナログフロントエンドモジュールFEM、アッテネーターATTを搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。
FEM アナログフロントエンドモジュール
PAM 電力増幅器モジュール
PA1、PA2 RF電力増幅器
Cpl1、Cpl2 カップラー
ATT1、ATT2 アッテネーター
RF IC 通信用半導体集積回路
BB LSI ベースバンドLSI
1 ディジタルRFインターフェース
2 ディジタル変調器
3 送信ミキサー
Vref 中間周波数送信信号
4 RF電圧制御発振器
5 90°位相シフター
PM LP 位相変調制御ループ
AM LP 振幅変調制御ループ
PD 位相比較器
7 送信用電圧制御発振器
DR1、DR2 ドライバーアンプ
DCM ダウンコンバージョンミキサー
MVGA 第1可変増幅器
AMD 振幅比較器
IVGA 第2可変増幅器
VIC 電圧・電流変換器
VID 電圧・電流変換器
LVC レベル変換器
8 ランプD/A変換器
Vramp アナログランプ電圧
Tx_Data 送信データ
Eff_D 有効データ
Ramp_Up Data ディジタルランプデータ
Ramp_Down Data ディジタルランプデータ
Dummy ダミー
Preamble_Data プリアンブルデータ
Last 4 symbols 最後の4シンボル
First 4 symbols 最初の4シンボル
Claims (17)
- アンテナに供給されるRF送信信号を生成するRF電力増幅器と、ベースバンド送信信号をアップコンバートすることにより前記RF電力増幅器に供給されるRF送信入力信号を生成するRF送信信号処理回路とを具備しており、
前記RF送信信号のランプダウンの途中で前記RF送信信号のレベルのダウンが実質的に停止するか、レベルアップし、再び前記RF送信信号のレベルがダウンするように前記RF送信信号処理回路内部の内部動作が調整される送信機。 - 前記RF送信信号は、ベースバンド処理ユニットから供給されるランプ情報によりランプダウンが可能とされる請求項1に記載の送信機。
- 前記ランプダウンの途中の前記RF送信信号処理回路内部の前記内部動作の調整は、前記実送信データに付加されたダミーデータに含まれるランプダウン調整データにより可能とされる請求項2に記載の送信機。
- 前記ランプダウン調整データは前記ベースバンド処理ユニットから供給される請求項3に記載の送信機。
- 前記RF送信信号処理回路は位相変調と振幅変調とによる前記RF送信入力信号を生成する位相変調制御ループと振幅変調制御ループとを含み、
前記振幅変調制御ループは、前記ランプダウンのためのランプ情報によりゲインが変化する第1可変増幅器をループ内部に含み、それにより、前記ランプ情報により前記第1可変増幅器の前記ゲインを制御することにより、前記ランプダウンが可能である請求項3に記載の送信機。 - 前記RF送信信号のランプダウンの途中で前記RF送信信号のレベルのダウンが実質的に停止するか、レベルアップし、再び前記RF送信信号のレベルがダウンするのは、前記ランプダウンのためのランプ情報による前記第1可変増幅器の前記ゲインの制御開始前である請求項5に記載の送信機。
- 前記振幅変調制御ループは、前記ランプ情報に応答して前記第1可変増幅器の前記ゲインと反対方向にゲインの変化する第2可変増幅器を前記ループ内部に含む請求項5に記載の送信機。
- 前記第2可変増幅器には、前記ランプダウン調整データにより調整される信号が入力される請求項7に記載の送信機。
- 前記振幅変調制御ループはEDGE送信のためのポーラループとポーラモジュレータのいずれかを構成するものである請求項7に記載の送信機。
- 送信機のアンテナに供給されるRF送信信号を生成するRF電力増幅器と接続可能に構成されたRF送信信号処理回路であって、
前記RF送信信号処理回路はベースバンド送信信号をアップコンバートすることにより前記RF電力増幅器に供給されるRF送信入力信号を生成して、 前記RF送信信号は、ベースバンド処理ユニットから供給されるランプ情報によりランプダウンが可能とされ、
前記RF送信信号のランプダウンの途中で前記RF送信信号のレベルのダウンが実質的に停止するか、レベルアップし、再び前記RF送信信号のレベルがダウンするように前記RF送信信号処理回路内部の内部動作が調整されるRF送信信号処理回路。 - 前記ランプダウンの途中の前記RF送信信号処理回路内部の前記内部動作の調整は、前記実送信データに付加されたダミーデータに含まれるランプダウン調整データにより可能とされる請求項10に記載のRF送信信号処理回路。
- 前記ランプダウン調整データは前記ベースバンド処理ユニットから供給される請求項11に記載のRF送信信号処理回路。
- 前記RF送信信号処理回路は位相変調と振幅変調とによる前記RF送信入力信号を生成する位相変調制御ループと振幅変調制御ループとを含み、
前記振幅変調制御ループは、前記ランプダウンのためのランプ情報によりゲインが変化する第1可変増幅器をループ内部に含み、それにより、前記ランプ情報により前記第1可変増幅器の前記ゲインを制御することにより、前記ランプダウンが可能である請求項11に記載のRF送信信号処理回路。 - 前記RF送信信号のランプダウンの途中で前記RF送信信号のレベルのダウンが実質的に停止するか、レベルアップし、再び前記RF送信信号のレベルがダウンするのは、前記ランプダウンのためのランプ情報による前記第1可変増幅器の前記ゲインの制御開始前である請求項13に記載のRF送信信号処理回路。
- 前記振幅変調制御ループは、前記ランプ情報に応答して前記第1可変増幅器の前記ゲインと反対方向にゲインの変化する第2可変増幅器を前記ループ内部に含む請求項12に記載のRF送信信号処理回路。
- 前記第2可変増幅器には、前記ランプダウン調整データにより調整される信号が入力される請求項15に記載のRF送信信号処理回路。
- 前記振幅変調制御ループはEDGE送信のためのポーラループとポーラモジュレータのいずれかを構成するものである請求項15に記載のRF送信信号処理回路。
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