JP2014187432A - 通信信号増幅回路および通信信号増幅回路の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の信号増幅部を備えることにより、各信号増幅部が同時に動作可能な通信信号増幅回路において、好適に消費電力を低減可能な技術を提供する
【解決手段】複数の信号増幅部（２２、３２）と、信号増幅部と同数の電圧変換部（２１、３１）と、信号増幅部と電圧変換部とが一対一になるように電圧変換部を選択する選択部（２３、３３）と、選択部を制御する選択制御部と、を備え、電圧変換部は他の上記電圧変換部の少なくとも一つとは異なる方式で電圧を変換し、選択制御部は通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて選択部を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線端末の低消費電力化技術に関するものであり、詳細には、通信信号増幅回路および通信信号増幅回路の制御方法に関するものである。

近年、スマートフォンに代表される無線端末は、その処理速度の高速化、表示パネルの大型化などに伴い、消費電力が増加する傾向にある。一方、無線端末において、連続使用時間を延ばすことはユーザの大きなニーズである。このニーズを満たすために、無線端末の低消費電力化を図るための技術が盛んに研究されている。

特許文献１には、高周波電力増幅回路がソース接地された半導体増幅素子を有する送信電力制御装置の送信電力制御方法において、（ｉ）上記半導体増幅素子のドレイン電圧およびゲート電圧、またはドレイン電圧のみを制御して前記高周波電力増幅回路の利得を線形的に変化させ送信電力を制御すること、および、（ｉｉ）上記高周波電力増幅回路の送信出力レベルが最大出力レベルより低い閾値レベル以上で且つ前記電池電圧が基準レベル以下の場合には、前記電池電圧を前記半導体増幅素子のドレイン端子に供給し、前記送信出力レベルが前記閾値レベル以上で且つ前記電池電圧が前記基準レベルを超える場合には該電池電圧を前記基準レベルに降下させて前記ドレイン端子に供給することが記載されている。

特開２００２−９４３９２号公報（２００２年３月２９日公開）

本発明者らは、互いに異なる通信信号を増幅する複数の信号増幅部を備える無線端末において、複数の無線通信が同時に実行される際に効果的な低消費電力化技術について検討を重ねている。特許文献１に記載されている技術を上記の無線端末に適用すると、低消費電力化が図られる信号増幅器は、上記複数信号の増幅器のうち、通信信号の最大出力が最も高い通信信号を増幅する信号増幅器のみである。すなわち、通信信号の最大出力が最も高い信号以外の信号を増幅する信号増幅器については、低消費電力化は図られない。したがって、特許文献１に記載の技術は、上記無線端末が実行する無線通信の低消費電力化技術として好ましくなく、消費電力を好適に低減可能な技術が求められている。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、複数の信号増幅部を備えることにより、各信号増幅部が同時に動作可能な通信信号増幅回路において、好適に消費電力を低減可能な技術を提供することを主たる目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信信号増幅回路は、複数の信号増幅部と、上記信号増幅部と同数の電圧変換部と、上記信号増幅部と上記電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する上記電圧変換部を選択する選択部と、上記選択部を制御する選択制御部と、を備え、上記電圧変換部はそれぞれ、他の上記電圧変換部の少なくとも一つとは異なる低消費電力化方式で、自らに接続された上記信号増幅部に供給する電圧を変換するものであり、上記選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて、上記選択部を制御する。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る通信信号増幅回路の制御方法は、複数の信号増幅部と、上記信号増幅部と同数の電圧変換部と、上記信号増幅部と上記電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する上記電圧変換部を選択する選択部と、を備えた通信信号増幅回路の制御方法であって、上記電圧変換部が、それぞれ、他の上記電圧変換部の少なくとも一つとは異なる低消費電力化方式で、自らに接続された上記信号増幅部に供給する電圧を変換する電圧変換工程と、各信号増幅部が増幅する通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて、上記選択部を制御する選択部制御工程と、を包含する。

本発明の一態様によれば、電圧変換部の数は、信号増幅部と同数であり、選択部は、信号増幅部と電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する電圧変換部を選択するようになっている。そのため、複数備えられた信号増幅部が互いに異なる通信信号を増幅する際においても、最小限の数の電圧変換部によって、通信システム全体としての効果的な電力削減が実現可能になる。

本発明の実施形態１に係る通信信号増幅回路の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係るベースバンド部の構成例を示すブロック図である。 （ａ）は、ＡＰＴ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式の低消費電力化部が出力する電圧の一例を示し、（ｂ）は、ＥＴ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式の低消費電力化部が出力する電圧の一例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、信号増幅部におけるモード切替の一例を示す図である。 本発明の実施形態２に係るベースバンド部の構成例を示すブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は、通信信号における出力分布の例を示す図である。 本発明の実施形態２に係るスイッチ制御部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る通信信号増幅回路１０は、音声通話のための無線通信およびデータ通信のための無線通信を基地局との間で行なう移動体無線端末に組み込まれた通信信号増幅回路として実現されている。ただし、本発明に係る通信信号増幅回路は、移動体無線端末に限らず、何らかの信号が重畳された搬送波を受信および／または送信する端末一般に適用することができる。

通信信号増幅回路１０は、互いに異なる通信信号を同時に増幅可能なように構成されている。これにより、通信信号増幅回路１０を備える無線端末は、互いに異なる通信信号を同時に送信可能なように構成されている。互いに異なる通信信号を同時に送信する例としては、ＳＶＬＴ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｖｏｉｃｅ ａｎｄ ＬＴＥ）、ＳＶＤＯ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｖｏｉｃｅ ａｎｄ Ｄａｔａ）、ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｉｇａｔｉｏｎ）などが挙げられる。

なお、互いに異なる通信信号とは、大別すると、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＣＤＭＡ２０００ １ｘ、というように異なる通信方式に準拠する通信信号を意味する。なお、上記それぞれの通信方式の中にも、異なる通信信号が存在する。たとえば、ＵＭＴＳはＲ９９、ＨＳＵＰＡ、ＨＳＤＰＡ、ＤＣ−ＨＳＰＡ、ＨＳＰＡ、ＨＳＰＡ＋を含み、ＣＤＭＡ２０００1ＸはＲＣ１、ＲＣ３、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ．０、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ．Ａ、ＥＶ−ＤＯ Ｒｅｖ．Ｂ、さらに細分化すると、それぞれの通信信号のＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等の変調方式、ビットレートの違い、パケットサイズ等を含む。本実施形態では、音声通話を主目的とするＷＣＤＭＡ（ＵＭＴＳの日本での呼び名）の通信信号、および、データ通信を主目的とするＬＴＥの通信信号を例として説明する。なお、通信信号増幅回路１０が扱う通信信号は、音声通話またはデータ通信のために用いられるものであればよく、たとえば、ＵＭＴＳ、無線ＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）などに準拠する通信信号であってもよい。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について図面を参照して説明すれば以下のとおりである。図１は、通信信号増幅回路１０の概略構成を示すブロック図である。電池１１は、ＤＣＤＣ（電圧変換部）２１および３１に電力を供給する電源である。すなわち、電池１１は、ＤＣＤＣ２１および３１に電池電圧Ｖｂａｔを供給する。各ＤＣＤＣの負荷に応じて、ＤＣＤＣ２１には電流Ｉｂａｔ１が流れ、ＤＣＤＣ３１には電流Ｉｂａｔ２が流れる。

図２は、ベースバンド部１２の一構成例を示すブロック図である。信号生成部１３は、互いに異なる通信信号であるベースバンド信号＃１およびベースバンド信号＃２を生成し、変換部１４へ供給する。

変換部１４は、信号生成部１３から供給されたベースバンド信号＃１を、ＷＣＤＭＡに準拠する変換信号＃３に変換し、ＰＡ２２に供給する。また、変換部１４は、信号生成部１３から供給されたベースバンド信号＃２を、ＬＴＥに準拠する変換信号＃４に変換し、ＰＡ３２に供給する。さらに、変換部１４は、ベースバンド信号＃１が準拠する通信方式を表す通信方式情報＃５、および、ベースバンド信号＃２が準拠する通信方式を表す通信方式情報＃６をスイッチ制御部（選択制御部）１６に供給する。各通信方式情報は、各ベースバンド信号に固有の情報であり、各ベースバンド信号の通信形式を表す情報とも表現できる。通信方式情報＃５と通信方式情報＃６とは、複数の組合せをとり得るが、本実施形態では、説明を明確にするために、通信方式情報＃５は「ＷＣＤＭＡ」であり、通信方式情報＃６は「ＬＴＥ」であるとして説明する。

選択制御部であるスイッチ制御部１６は、変換部１４から取得する通信方式情報＃５が「ＷＣＤＭＡ」および「ＬＴＥ」のいずれであるかを判定する。ＷＣＤＭＡに準拠する通信信号と、ＬＴＥに準拠する通信信号とを同時に出力可能な通信信号回路１０において、ＷＣＤＭＡに準拠する通信信号の信号形式は主に音声通話を表す通信信号と見なせ、ＬＴＥに準拠する通信信号の信号形式は主にデータ通信を表す通信信号と見なせる。したがって、本実施形態において、通信方式情報＃５が「ＷＣＤＭＡ」および「ＬＴＥ」のいずれであるかを判定することは、ベースバンド信号＃１の信号形式が「音声通話信号」および「データ通信信号」のいずれかであるかを判定することと言い換えることが可能である。通信方式情報＃５が「ＷＣＤＭＡ」であれば、ベースバンド信号＃１の信号形式は「音声通話信号」と見なせるので、スイッチ制御部１６は、ＰＡ（信号増幅部）２２とＤＣＤＣ２１とを接続するＳＷ制御信号＃９をスイッチ（選択部）２３に出力し、ＰＡ３２とＤＣＤＣ３１とを接続するＳＷ制御信号＃１０をスイッチ（選択部）３３に出力する。一方、通信方式信号＃５が「ＬＴＥ」であれば、ベースバンド信号＃１の信号形式は「データ通信信号」と見なせるので、スイッチ制御部１６は、ＰＡ２２とＤＣＤＣ３１とを接続するＳＷ制御信号＃９をスイッチ２３に出力し、ＰＡ３２とＤＣＤＣ２１とを接続するＳＷ制御信号＃１０をスイッチ３３に出力する。

本実施形態において、スイッチ制御部１６は、通信方式情報＃５に応じてＳＷ制御信号＃９および＃１０を出力するように構成されているが、通信方式情報＃６に応じてＳＷ制御信号＃９および＃１０を出力するように構成されていてもよい。

ベースバンド部１２は、上述の機能に加えて、ＤＣＤＣ制御信号＃１１、ＤＣＤＣ制御信号＃１２、ＰＡ有効化信号＃１３、ＰＡ有効化信号＃１４、ＰＡモード信号＃１５およびＰＡモード信号＃１６を、各ＤＣＤＣおよび各ＰＡへ供給する機能を有する。各信号については、ＤＣＤＣ、ＰＡの各項において説明する。

（電圧変換部）
図１に示すように、電圧変換部であるＤＣＤＣ２１は、ベースバンド部１２から供給されるＤＣＤＣ制御信号＃１１によって制御され、電池１１から供給される電池電圧Ｖｂａｔを許容される範囲内で変換電圧ＶｃｃＡに変換する。さらに、ＤＣＤＣ２１は、変換電圧ＶｃｃＡを、後述する選択部を介してＰＡ２２またはＰＡ３２に印加する。変換電圧ＶｃｃＡがＰＡ２２に印加される場合、ＤＣＤＣ制御信号＃１１は、変換信号＃３に対応するＤＣＤＣ制御信号である。一方、変換電圧ＶｃｃＡがＰＡ３２に印加される場合、ＤＣＤＣ制御信号＃１１は、変換信号＃４に対応するＤＣＤＣ制御信号である。

同様に、電圧変換部であるＤＣＤＣ３１は、ベースバンド部１２から供給されるＤＣＤＣ制御信号＃１２によって制御され、電池１１から供給される電池電圧Ｖｂａｔを許容される範囲内で変換電圧ＶｃｃＢに変換する。さらに、ＤＣＤＣ３１は、変換電圧ＶｃｃＢを、後述する選択部を介してＰＡ２２またはＰＡ３２に印加する。ＶｃｃＢがＰＡ３２に印加される場合、ＤＣＤＣ制御信号＃１２は、変換信号＃４に対応するＤＣＤＣ制御信号であり、ＶｃｃＢがＰＡ２２に接続される場合、ＤＣＤＣ制御信号＃１２は、変換信号＃３に対応するＤＣＤＣ制御信号である。

ＰＡ２２およびＰＡ３２に印加する電圧を変化させても、増幅された信号対消費する電流値の関係は、大きく変化しないのが通常である。電力＝電流×電圧であるため、各ＤＣＤＣが各ＰＡに印加する電圧を、許容される歪特性範囲内で低下させることによって、各ＰＡの電力消費量を低減することができる。各ＤＣＤＣは低消費電力化を図ることが可能な電子部品の一例であるため、以下においてＤＣＤＣ（電圧変換部）のことを低消費電力化部とも表現する。また、ＤＣＤＣと、ＤＣＤＣ制御信号を発生する手段（ベースバンド部１２の一部）とをまとめて低消費電力化装置とも表現する。

一般的に、送信する信号を増幅するＰＡは、受信する信号を増幅するＰＡに比べ遙かに多くの電力を消費する。各ＤＣＤＣが送信する信号を増幅する各ＰＡにおける電力消費量を削減することにより、通信信号増幅回路における低消費電力化を効果的に図ることができる。

電池電圧Ｖｂａｔを低下させる各低消費電力化部は、通常、所望の特性を満たす変換電圧を出力するために、ＤＣ−ＤＣコンバータによって構成されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、ＳＭＰＳ（Ｓｗｉｔｃｈ−ｍｏｄｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｉｅｓ）とも呼ばれている。以下では、ＤＣ−ＤＣコンバータを、ＤＣＤＣと略称する。ＤＣＤＣを制御する代表的な低消費電力化方式として、ＡＰＴ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式、および、ＥＴ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式が挙げられる。以下では、ＤＣＤＣ２１はＡＰＴ方式を採用し、ＤＣＤＣ３１はＥＴ方式を採用しているものとして説明する。図３の（ａ）はＡＰＴ方式のＤＣＤＣが出力する変換電圧の一例を示す図であり、図３の（ｂ）はＥＴ方式のＤＣＤＣが出力する変換電圧の一例を示す図である。

（ＡＰＴ方式およびＥＴ方式の特徴）
ＡＰＴ方式の低消費電力化装置が備えているＤＣＤＣは、送信信号の時間軸方向の一定領域（たとえばフレーム単位）における平均値に対応する変換電圧を出力する（図３の（ａ）参照）。たとえばフレーム単位で変換電圧を制御するため、ＥＴ方式と比較して高速な動作が不要である。よって、ＤＣＤＣを含む低消費電力化装置自身の消費電力量はＥＴ方式より低いので、負荷電流が少ない、送信信号の出力が比較的低い領域における低消費電力化特性が優れる。一方、送信信号の出力が比較的高い領域では、満足な歪み特性を確保するために比較的高い電圧を必要とする場合がある。よって、送信信号の出力が比較的高い領域、特に最大送信電力に近い領域における低消費電力化特性は好ましくない。以上の特徴から、ＡＰＴ方式のＤＣＤＣは、送信信号の出力が比較的低い領域に分布している変換信号（たとえば音声通話を表すＷＣＤＭＡの変換信号＃３）を増幅する際に、優れた低消費電力特性を発揮する。

一方、ＥＴ方式の低消費電力化装置が備えているＤＣＤＣは、送信信号の包絡線に追従するように電圧を変換する（図３の（ｂ）参照）。送信信号の高速な出力変化に追従するために、ＥＴ方式のＤＣＤＣは高速動作を要する。よって、ＡＰＴ方式のＤＣＤＣに比べると、ＥＴ方式のＤＣＤＣを含む低消費電力化装置自身の消費電力量は高くなる傾向がある。ＥＴ方式のＤＣＤＣは、送信信号の出力が比較的高い領域に分布している変換信号（たとえばデータ通信を表すＬＴＥの変換信号＃４）を増幅する際に優れた低消費電力特性を発揮する。

本実施形態において、ＡＰＴ方式を採用するＤＣＤＣ２１は、低出力領域における低消費電力化特性が優れる第１の低消費電力化部とも表現し、ＥＴ方式を採用するＤＣＤＣ３１は、高出力領域における低消費電力化特性が優れる第２の低消費電力化部とも表現する。電圧変換部であるＤＣＤＣ２１およびＤＣＤＣ３１は、それぞれ、他の電圧変換部の少なくとも一つとは異なる低消費電力化方式で、自らに接続された信号増幅部（ＰＡ２２またはＰＡ３２）に供給する電圧を変換するものである。

（選択部）
図１に示すように、選択部であるスイッチ２３は、接点ａ、接点ｂおよび接点ｃを備えており、接点ｂおよび接点ｃのいずれかと接点ａとを接続する。すなわち、スイッチ２３は、ＰＡ２２に接続する低消費電力化部をＤＣＤＣ２１およびＤＣＤＣ３１のいずれかから選択する。スイッチ２３は、ベースバンド部１２が備えるスイッチ制御部１６からのＳＷ制御信号＃９によって制御される。選択部であるスイッチ３３は、接点ｄ、接点ｅおよび接点ｆを備えており、接点ｅおよび接点ｆのいずれかと接点ｄとを接続する。すなわち、スイッチ３３は、ＰＡ３２に接続する低消費電力化部をＤＣＤＣ２１およびＤＣＤＣ３１のいずれかから選択する。スイッチ３３は、ベースバンド部１２が備えるスイッチ制御部１６からのＳＷ制御信号＃１０によって制御される。

（信号増幅部）
図４を参照しながら、増幅部であるＰＡ２２およびＰＡ３２について説明する。図４の（ａ）はＰＡ２２に供給される各信号の一例を示す図であり、図４の（ｂ）はＰＡ３２に供給される各信号の一例を示す図である。図４の（ａ）および（ｂ）において、横軸は送信信号の出力を表し、縦軸はＤＣＤＣに流れる電流を表す。

信号増幅部であるＰＡ２２は、ベースバンド部１２が備える変換部１４から取得する変換信号＃３を増幅することによって送信信号＃７として出力する。ＰＡ２２には、変換信号＃３に加えて、印加電圧Ｖｃｃ１、ＰＡ有効化信号＃１３およびＰＡモード信号＃１５が供給される。ＰＡ２２がベースバンド部１２からの取得するＰＡ有効化信号＃１３は、ＰＡ２２を駆動するか否かを決定する信号である。ベースバンド信号＃１が生成されており、ＰＡ２２を駆動する必要があれば、ベースバンド部１２は、ＰＡ有効化信号＃１３として「Ｅｎａｂｌｅ」を出力する。一方、ＰＡ２２を駆動する必要がなければ、ベースバンド部１２は、ＰＡ有効化信号＃１３として「Ｄｉｓａｂｌｅ」を出力する。

図４の（ａ）に示される破線は、ＰＡ２２の動作モードを切り替えるためのモード切替値ＭＣ１を表す。ＰＡ２２は、送信信号の出力に応じて、高出力の増幅に適したハイモード、および、低出力の増幅に適したローモードの２つの動作モードを有する。送信信号の出力が、モード切替値ＭＣ１より低い場合、ベースバンド部１２はＰＡモード信号＃１５として「Ｌｏ−Ｍｏｄｅ」を出力し、ＰＡ２２をローモードにて駆動する。一方、送信信号の出力が、モード切替値ＭＣ１以上の場合、ベースバンド部１２はＰＡモード信号＃１５として「Ｈｉ−Ｍｏｄｅ」を出力し、ＰＡ２２をハイモードにて駆動する。

印加電圧Ｖｃｃ１は、ＰＡ２２を駆動するために印加される電圧である。スイッチ２３によって、ＤＣＤＣ２１からの変換電圧ＶｃｃＡ、および、ＤＣＤＣ３１からの変換電圧ＶｃｃＢのいずれかが印加電圧Ｖｃｃ１として選択される。図４の（ａ）に示す例では、スイッチ２３は、印加電圧Ｖｃｃ１として変換電圧ＶｃｃＡを選択している。ＤＣＤＣ２１は、ベースバンド部１２からＤＣＤＣ制御信号＃１１を取得し、ＤＣＤＣ制御信号＃１１にしたがって電池電圧Ｖｂａｔを変換電圧ＶｃｃＡに変換して出力する。

信号増幅部であるＰＡ３２は、ベースバンド部１２が備える変換部１４から取得する変換信号＃４を増幅することによって送信信号＃８として出力する。ＰＡ２２には、変換信号＃４に加えて、印加電圧Ｖｃｃ２、ＰＡ有効化信号＃１４およびＰＡモード信号＃１６が供給される。図４の（ｂ）に示される破線は、ＰＡ３２の動作モードを切り替えるためのモード切替値ＭＣ２を表す。ＰＡ３２は、ＰＡ２２と同様に構成されているため、ここではその説明を省略する。なお、本実施形態ではＰＡ２２およびＰＡ３２が２つの動作モードを有するとして説明したが、各ＰＡは、ローモード、ミドルモードおよびハイモードの３つの動作モードを有する構成であってもよい。

以上のように、通信信号増幅回路１０は、（ｉ）ベースバンド信号＃１に固有の情報である通信方式情報＃５に応じて、ＰＡ２２に接続する低消費電力化部をＤＣＤＣ２１およびＤＣＤＣ３１のいずれかから選択する、（ｉｉ）ＰＡ３２に対しては、ＤＣＤＣ２１およびＤＣＤＣ３１のうち、ＰＡ２２と接続されていない方のＤＣＤＣを接続する。すなわち、通信信号増幅回路１０は、複数の信号増幅部を備え、各信号増幅部が同時に動作可能な通信信号増幅回路において、通信信号の種類、特徴などを考慮して好適に消費電力を低減させることができる。さらに、通信信号増幅回路１０は、備えているＰＡと同数のＤＣＤＣを備えていればよい。言い換えれば、通信信号増幅回路１０は、備えているＰＡの数に対して冗長な数のＤＣＤＣを必要とせずに、好適な低消費電力化を実現する。

なお、本実施形態では、２つのＰＡおよび２つのＤＣＤＣを備える通信信号増幅回路１０について説明したが、通信信号増幅回路１０が備えるＰＡおよびＤＣＤＣの数は、２つに限定されるものではなく３つ以上であってもよい。ＰＡおよびＤＣＤＣの数が３つ以上である場合、通信信号増幅回路１０は、少なくとも１つの第１の低消費電力化部（ＡＰＴ方式のＤＣＤＣ）と、１つの第２の消費電力化部（ＥＴ方式のＤＣＤＣ）とを備えていればよい。残りのＤＣＤＣは、ＡＰＴ方式およびＥＴ方式のいずれを採用していてもよいし、他の方式を採用していてもよい。製造者は、好適な低消費電力化が可能なように、上記残りのＤＣＤＣが採用する方式を適宜決定することができる。

（変形例）
スイッチ制御部１６は、通信方式情報＃５および＃６に加えてＰＡモード信号に応じて、スイッチ２３および３３を制御するように構成してもよい。通信信号が表す内容によっては、ＷＣＤＭＡの通信信号であっても送信信号の出力が比較的高い領域に分布している場合があり得る。また、ＬＴＥの通信信号であっても送信信号の出力が比較的低い領域に分布している場合があり得る。たとえばスイッチ制御部１６は、ＰＡモード信号＃１５が「Ｈｉ−Ｍｏｄｅ」かつＰＡモード信号＃１６が「Ｌｏ−Ｍｏｄｅ」の場合には、ＰＡ２２とＤＣＤＣ３１とを接続するようにスイッチ２３を制御し、ＰＡ３２とＤＣＤＣ２１とを接続するようにスイッチ３３を制御してもよい。

〔実施形態２〕
本発明の別の実施形態について、図面を参照して説明すれば以下のとおりである。なお、実施形態１に係る通信信号増幅回路１０と同様の部材については、同じ部材番号を付しその説明を省略する。図５は、実施形態２に係る通信信号増幅回路１１０が備えるベースバンド部２２の構成例を示すブロック図である。ベースバンド部２２が備える出力分布算出部２５は、変換部２４から変換信号＃３および変換信号＃４を取得する。出力分布算出部２５は、変換信号＃３が送信信号＃７に増幅された後の出力（すなわち送信電力）を算出し、その分布である出力分布＃２５を固有の情報として算出する。また、出力分布算出部２５は、変換信号＃４が送信信号＃８に増幅された後の出力（すなわち送信電力）を算出し、さらに、その分布である出力分布＃２６を固有の情報として算出する。出力分布算出部２５は、出力分布＃２５および出力分布＃２６をスイッチ制御部２６に供給する。

選択制御部であるスイッチ制御部２６は、出力分布＃２５および出力分布＃２６の少なくともいずれかに応じて、スイッチ２３および３３を制御する。なお、スイッチ制御部２６が出力分布＃２５および＃２６のいずれか一方の出力分布に応じてスイッチ２３および３３を制御する場合、出力分布算出部２５は当該一方の出力分布のみをスイッチ制御部２６に供給する構成であってもよい。

（出力分布）
出力分布とは、単位時間あたりのそれぞれの送信電力の割合を示す。出力分布は、以下に示す条件によりにより変化する。

（強電界および弱電界）
一般的に、携帯端末に使用される通信方式において、携帯端末は、自身が置かれている電波状況に応じて、送信電力を制御している。一般的に携帯端末は、この送信電力制御を、基地局から送られる制御信号に応じて行う。例えば、基地局の遠くに位置する携帯端末が送信する送信信号は、基地局に到達するまでに大きく減衰される。したがって、基地局が受信する送信信号のレベルが所定の信号レベルを満足させるために、基地局は、携帯端末に対して、送信電力を上げるための制御信号を送信する。当該制御信号を受信した携帯端末は、送信電力を徐々に増加させる。その結果、携帯端末は、送信電力の高い送信信号を送信する（弱電界）。

一方、基地局の近くに位置する携帯端末が送信する送信信号は、基地局に到達するまでにあまり減衰されない。上記所定の信号レベルを満足させつつ、携帯端末の不要な電力消費を抑制するために、基地局は、携帯端末からの受信信号レベルが高すぎる場合、携帯端末に対して、送信電力を下げるための制御信号を送信する。当該制御信号を受信した携帯端末は、送信電力を徐々に減少させる。その結果、基地局の遠くに携帯端末が位置する場合と比較して、携帯端末は、送信電力の低い送信信号を送信する（強電界）。

以上のように、基地局が受信するそれぞれの携帯端末からの送信信号レベルが一定になるように、基地局は、携帯端末の送信電力を上記制御信号により動的に制御する。すなわち、携帯端末が移動すると、上述の送信電力制御により時々刻々と、携帯端末の送信電力は変化する。また、基地局と携帯端末間の距離が大きく変化しない場合であっても、電波伝搬経路に電波伝搬に影響する遮蔽物が生じると、送信信号の減衰量は大きくなる。したがって、携帯端末の消費電力を評価する場合、この動的な送信電力の変化を考慮することが好ましい。一般的に、この評価には、単位時間あたりに変化するそれぞれ送信電力の割合である「送信電力分布」を用いる。

端末が、弱電界を移動する確率が高い場合、送信電力分布は、高い送信電力側に分布する為、高い送信電力領域（高出力領域）の低消費電力化効果が高い方式を使用した方が有利になり、一方端末が、強電界を移動する確率が高い場合、低い送信電力領域（低出力領域）の低消費電力化効果が高い方式が有利になる。

（信号方式）
例えば、音声通話に用いられるＷＣＤＭＡの信号形式よりも、データ通信に用いられるＬＴＥの信号形式の方が、より高速で大容量なデータを伝送させるため、高度な変調方式が用いられている。高度な変調方式の電波を受信して、復調を行うためには、充分な受信信号レベルが必要となる。携帯端末は、上述した強電界または弱電界に応じた送信電力制御に加えて、送信信号の信号方式に応じた送信電力制御を行う。例えば、データ通信を行う送信信号の送信電力分布は、高い送信電力領域（高出力領域）に多く分布する可能性が高い。つまり、データ通信用信号を送信する場合は、高い送信電力領域に有利な低消費電力化方式を用いることが好ましい。一方、音声通話を行う送信信号の送信電力分布は、低い送信電力領域（低出力領域）に多く分布する可能性が高い。つまり、音声通話を送信する場合は、低い送信電力領域に有利な低消費電力化方式を用いることが好ましい。

（出力分布算出部）
出力分布算出部２５が算出する出力分布について、図６を参照しながら説明する。図６は、出力分布算出部２５が算出する出力分布の一例を示す図である。送信電力が変化するということは、ＰＡへ入力される変換信号が変化する、つまりベースバンド信号が変化することを意味する。図示しないが、送信電力の変化は、実際にＰＡの送信出力を検波しても得られる。

（強電界および弱電界）ならびに（信号方式）の項において説明したように、時々刻々と変化するベースバンド信号の、分布を算出する事によって、ベースバンド信号にとってより好適な低消費電力方式を選択できる事になる。ベースバンド信号を変換および増幅した送信信号から算出される出力分布の形状を判別する事によって、上記通信内容が音声通話またはデータ通信のいずれであるかを判断できる。通信信号が音声通話を表すものである場合、出力分布算出部２５が算出する出力分布は、出力のピークを有する正規分布になる傾向がある（図６の（ａ））。図６の（ａ）に示される出力分布のピークは−５dBmであるが、当該ピークは、上述した条件に依存して時々刻々と変化する。
一方、通信信号がデータ通信を表すものである場合、出力分布算出部２５が算出する出力分布は、低出力領域から単調に増加し、出力が１３ｄＢｍを超える領域では飽和する傾向を有する（図６の（ｂ））。上記領域を示す絶対電力は、上述した条件に依存して時々刻々と変化する。

本実施形態において、閾値Ｐｔｈ＝１３ｄＢｍとして、出力が閾値Ｐｔｈより小さい領域を低出力領域、出力が閾値Ｐｔｈ以上の領域を高出力領域と定義する。なお、Ｐｔｈ＝１３ｄＢｍはあくまで閾値Ｐｔｈの一例であり、製造者は、低消費電力化をより好適に実現可能なように、閾値の値を適宜設定することができる。

上述のように、通信信号の出力分布は、通信内容に応じて異なる傾向を示すので、通信信号の最大出力値に応じて低消費電力化を図る技術は、通信信号増幅回路において必ずしも好適とは言えない。通信信号増幅回路１１０は、通信信号の出力分布に基づいて、各通信信号を増幅する信号増幅部に好適な低消費電力化部を接続する。よって、通信信号増幅回路１１０は、通信信号の種類、特徴などを考慮して好適な低消費電力化を図ることができる。

なお、本実施形態における出力分布は、送信信号の各出力に対する、送信信号における各出力の出現頻度の分布を表すものであればよい。すなわち、出力分布は、図５に示すようなものに限定されず、確率密度関数であってもよいし、度数分布であってもよい。また、度数分布のように離散的な数値をとるものをフィッティングすることによって得られる関数であってもよい。

（選択制御部の処理１）
選択制御部であるスイッチ制御部２６は、出力分布算出部２５が算出する出力分布＃２５および出力分布＃２６の少なくともいずれかに応じて、スイッチ２３およびスイッチ３３を制御する。以下に、スイッチ制御部２６が実行する処理の例について、図６および図７を参照しながらより説明する。図７は、スイッチ制御部２６が実行する処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、変換信号＃３から算出された出力分布＃２５が図６の（ａ）に示すものであり、変換信号＃４から算出された出力分布＃２６が図６の（ｂ）に示すものであるとして説明する。

ステップＳ２００において、スイッチ制御部２６は、出力分布＃２５および出力分布＃２６を出力分布算出部２５から取得する。ステップＳ２０２において、スイッチ制御部２６は、出力分布＃２５における高出力領域の分布数Ｄ２５Ｈと、出力分布＃２６における高出力領域の分布数Ｄ２６Ｈとをそれぞれ算出する。ステップＳ２０４において、スイッチ制御部２６は、Ｄ２５Ｈ＜Ｄ２６Ｈであるか否かを判定する。ステップＳ２０４の判定結果がＹＥＳであれば、スイッチ制御部１６は、スイッチ２３に対して接点ａと接点ｂとを接続するＳＷ制御信号＃９を供給し、スイッチ３３に対して接点ｄと接点ｆとを接続するＳＷ制御信号＃１０を供給する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０４の判定結果がＮＯであれば、スイッチ制御部１６は、スイッチ２３に対して接点ａと接点ｃとを接続するＳＷ制御信号＃９を供給し、スイッチ３３に対して接点ｄと接点ｅとを接続するＳＷ制御信号＃１０を供給する（ステップＳ２０８）。

ステップＳ２０４の判定結果がＹＥＳであれば、変換信号＃４は、変換信号＃３より高出力領域の出力分布が多い通信信号であると見なせる。一方、ステップＳ２０４の判定結果がＮＯであれば、変換信号＃３は、変換信号＃４より高出力領域の出力分布が多い通信信号と見なせる。高出力領域の出力分布がより多い変換信号を増幅するＰＡと、高出力領域における低消費電力化特性が優れるＤＣＤＣ３１とを接続することによって、通信信号増幅回路１１０は、ＰＡ２２およびＰＡ３２が同時に動作している場合であっても、好適に消費電力を低減することが可能である。

本実施形態において、スイッチ制御部２６は、高出力領域の分布数Ｄ２５ＨおよびＤ２６Ｈに応じて各ＰＡに接続するＤＣＤＣを決定している。しかし、低出力領域の分布数Ｄ２５ＬおよびＤ２６Ｌに応じて各ＰＡに接続するＤＣＤＣを決定するように構成されていてもよい。

なお、スイッチ制御部２６は、高出力域の出力分布＃２５を積分することにより高出力領域の分布数Ｄ２５Ｈを算出するように構成されていてもよい。また、出力分布が度数分布である場合、スイッチ制御部２６は、高出力領域における出力分布＃２５の和を高出力領域の分布数Ｄ２５Ｈとして算出するように構成されていてもよい。高出力領域の分布数Ｄ２６Ｈについても、スイッチ制御部２６は、同様の方法により算出可能である。

（選択制御部の処理２）
スイッチ制御部２６が実行する別の処理の例について説明する。スイッチ制御部２６は、出力分布＃２５における低出力領域の分布数Ｄ２５Ｌと、高出力領域の分布数Ｄ２５Ｈとをそれぞれ算出する。スイッチ制御部２６は、Ｄ２５Ｌ＞Ｄ２５Ｈであるか否かを判定する。当該判定結果がＹＥＳであれば、スイッチ制御部１６は、スイッチ２３に対して接点ａと接点ｂとを接続するＳＷ制御信号＃９を供給し、かつ、スイッチ３３に対して接点ｄと接点ｆとを接続するＳＷ制御信号＃１０を供給する。上記判定結果がＮＯであれば、スイッチ制御部１６は、スイッチ２３に対して接点ａと接点ｃとを接続するＳＷ制御信号＃９を供給し、かつ、スイッチ３３に対して接点ｄと接点ｅとを接続するＳＷ制御信号＃１０を供給する。上記判定結果からスイッチ制御部２６は、変換信号＃３が低出力領域および高出力領域のいずれに多くの出力分布を有する通信信号であるか判定できる。よって、通信信号増幅回路１１０は、ＰＡ２２およびＰＡ３２が同時に動作している場合であっても、好適に消費電力を低減することが可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る通信信号増幅回路は、複数の信号増幅部と、上記信号増幅部と同数の電圧変換部と、上記信号増幅部と上記電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する上記電圧変換部を選択する選択部と、上記選択部を制御する選択制御部と、を備え、上記電圧変換部はそれぞれ、他の上記電圧変換部の少なくとも一つとは異なる低消費電力化方式で、自らに接続された上記信号増幅部に供給する電圧を変換するものであり、上記選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて、上記選択部を制御する。

上記の構成によれば、複数の信号増幅部を備えているため、各信号増幅部が同時に動作可能である。また、電圧変換部は、自らに接続された信号増幅部に供給する電圧を変換することによって、当該信号増幅部の低消費電力化を図るようになっている。また、選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて、信号増幅部と電圧変換部との接続を制御するようになっている。

ここで、電圧変換部の数は、信号増幅部と同数であり、選択部は、信号増幅部と電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する電圧変換部を選択するようになっている。これにより、複数備えられた信号増幅部が互いに異なる通信信号を増幅する際においても、最小限の数の電圧変換部によって、通信システム全体としての効果的な電力削減が実現可能になる。

本発明の態様２に係る通信信号増幅回路は、上記態様１において、上記選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の信号形式が音声通話信号であるか否かに応じて上記選択部を制御するように構成してもよい。

上記の構成によれば、選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の信号形式が音声通話信号であるか否かに応じて選択部を制御する。音声通話信号は出力分布が低出力側に偏る傾向がある。そのため、選択制御部は、音声通話信号を増幅する信号増幅部に対して、低出力信号の増幅に適したＡＰＴのような低消費電力化方式の電圧変換部を接続させることにより、より好適に消費電力を低減させることができる。

本発明の態様３に係る通信信号増幅回路は、上記態様１において、上記選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の信号形式がデータ通信信号であるか否かに応じて上記選択部を制御するように構成してもよい。

上記の構成によれば、選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の信号形式がデータ通信信号であるか否かに応じて選択部を制御する。データ通信信号は出力分布が高出力側に偏る傾向がある。そのため、選択制御部は、データ通信信号を増幅する信号増幅部に対して、高出力信号の増幅に適したＥＴのような低消費電力化方式の電圧変換部を接続させることにより、より好適に消費電力を低減させることができる。

本発明の態様４に係る通信信号増幅回路は、上記態様１において、上記通信信号毎の出力分布を算出する出力分布算出部を備え、上記選択制御部は、上記出力分布に応じて上記選択部を制御するように構成してもよい。

上記の構成によれば、選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の出力分布に応じて選択部を制御する。これにより、選択制御部は、例えば、出力分布が低出力側に偏っている信号増幅部に対して、低出力信号の増幅に適したＡＰＴのような低消費電力化方式の電圧変換部を接続させたり、出力分布が高出力側に偏っている信号増幅部に対して、高出力信号の増幅に適したＥＴのような低消費電力化方式の電圧変換部を接続させたりすることで、より好適に消費電力を低減させることができる。

本発明の態様５に係る通信信号増幅回路の制御方法は、複数の信号増幅部と、上記信号増幅部と同数の電圧変換部と、上記信号増幅部と上記電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する上記電圧変換部を選択する選択部と、を備えた通信信号増幅回路の制御方法であって、上記電圧変換部が、それぞれ、他の上記電圧変換部の少なくとも一つとは異なる低消費電力化方式で、自らに接続された上記信号増幅部に供給する電圧を変換する電圧変換工程と、各信号増幅部が増幅する通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて、上記選択部を制御する選択部制御工程と、を包含する。

上記の構成によれば、上記態様１に係る通信信号増幅回路と同様の効果を奏する。

本発明は、低消費電力か装置の製造分野において利用可能である。

１０ 通信信号増幅回路
１１ 電池
１２ ベースバンド部
１３ 信号生成部
１４ 変換部
１６ スイッチ制御部（選択制御部）
２１、３１ ＤＣＤＣ（電圧変換部）
２２、３２ ＰＡ（信号増幅部）
２３、３３ スイッチ（選択部）
２５ 出力分布算出部

Claims (5)

1. 複数の信号増幅部と、
   上記信号増幅部と同数の電圧変換部と、
   上記信号増幅部と上記電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する上記電圧変換部を選択する選択部と、
   上記選択部を制御する選択制御部と、を備え、
   上記電圧変換部はそれぞれ、他の上記電圧変換部の少なくとも一つとは異なる低消費電力化方式で、自らに接続された上記信号増幅部に供給する電圧を変換するものであり、
   上記選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて、上記選択部を制御することを特徴とする通信信号増幅回路。
2. 上記選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の信号形式が音声通話信号であるか否かに応じて上記選択部を制御することを特徴とする請求項１に記載の通信信号増幅回路。
3. 上記選択制御部は、各信号増幅部が増幅する通信信号の信号形式がデータ通信信号であるか否かに応じて上記選択部を制御することを特徴とする請求項１に記載の通信信号増幅回路。
4. 上記通信信号毎の出力分布を算出する出力分布算出部を備え、
   上記選択制御部は、上記出力分布に応じて上記選択部を制御することを特徴とする請求項１に記載の通信信号増幅回路。
5. 複数の信号増幅部と、上記信号増幅部と同数の電圧変換部と、上記信号増幅部と上記電圧変換部とが一対一に接続するように、各信号増幅部が接続する上記電圧変換部を選択する選択部と、を備えた通信信号増幅回路の制御方法であって、
   上記電圧変換部が、それぞれ、他の上記電圧変換部の少なくとも一つとは異なる低消費電力化方式で、自らに接続された上記信号増幅部に供給する電圧を変換する電圧変換工程と、
   各信号増幅部が増幅する通信信号の通信方式、信号形式または出力分布に基づいて、上記選択部を制御する選択部制御工程と、を包含することを特徴とする通信信号増幅回路の制御方法。

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