JP4963089B2 - 送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、送信装置に関し、特に、通信条件等に応じて電力効率及び歪特性を適応的に調整することが可能な送信装置に関する。

無線送信装置において発生する歪は、変調精度の劣化に伴う実効通信速度の低下や近接する周波数帯域を利用する他の無線通信機器への干渉を与えてしまう。そのため、無線通信装置における歪の発生は、周波数利用効率を向上させる上で大きな妨げになる。そこで、無線送信装置には、歪を小さく抑えることができるＥＥＲ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）方式の増幅器が利用されることが多い。しかし、ＥＥＲ方式では、トランジスタの電源電圧を調整して出力電圧を可変するため、出力電力（電源電圧）が低い領域において歪が増大することが知られている。

また、ＥＥＲ方式の歪特性は、高い出力電力の場合で比較すると線型増幅器よりも良好であるが、出力電力が低下した場合に線型増幅器よりも劣化してしまう。さらに、ＥＥＲ方式は、中程度の出力電力の場合においてＬＩＮＣ（Ｌｉｎｅａｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）方式やＡ級増幅器よりも線型性に劣るということが知られている。尚、ＬＩＮＣ方式は、位相差を有する２つの信号を合成することによって振幅を再生する方式であるため、各信号を増幅する２つの増幅器間に位相誤差が生じなければ理想的な線型性が得られる点で有利である。

上記の問題に対し、例えば、下記の特許文献１には、高周波入出力特性が線型応答を示す領域でＥＥＲ方式又は近似的なＥＥＲ方式を適用し、非線形応答を示す領域でＡ級又はＡＢ級等の線型増幅器を適用する切り替え型の送信回路の構成例が開示されている。同様に、下記の特許文献２には、送信出力が所定の閾値以上の場合にＥＥＲ方式を適用し、閾値以下の場合に線型増幅器を適用する集積回路の構成例が開示されている。さらに、下記の特許文献３には、利用者の通信目的に応じた評価値を算出して、当該評価値に基づいて送信方式を切り替える受信機の構成例が開示されている。

特開２００４−２８９８１２号公報 特開２００４−１０４１９４号公報 特開２００５−１６７４７５号公報

しかしながら、適応変調型の無線機やコグニティブ無線機等に対して上記の各方式を適用した場合、要求される性能が動的に変化するため、その無線機に要求される性能と送信機が切り替え選択した性能とが乖離する可能性がある。例えば、適応変調型の無線機の場合、変調多値数が大きくなるにつれて低歪特性が要求されるため、電力効率を優先するように送信方式の切り替え設定がされると、誤り率が増大して実効的な通信速度の大幅な低下を招く等の問題が生じる。逆に、大きな変調多値数の場合を考慮して低歪特性に傾倒した送信方式の切り替え設定がされると、小さな変調多値数を用いて頻繁に送信する場合に電力効率が大幅に低下するという問題がある。

また、利用されていない周波数を積極的に利用して周波数利用効率を高めるコグニティブ無線に上記の切り替え方式を適用する例を挙げると、周波数の優先利用権を有する無線機（プライマリ）に対して優先利用権を有しない無線機（セカンダリ）が妨害を与えないように、セカンダリの切り替え設定を低歪性優先の設定にする必要がある。そのため、セカンダリは、自機が送信する周波数に近接する周波数領域を利用するプライマリが存在しない場合にも、過剰に低歪性を重視する設定にするため、電力効率が低下してしまうという問題が生じる。そのため、高電力効率と低歪特性という相反する２つの性能を好適なバランスに制御する技術が求められている。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、変調方式又は通信環境に応じて歪特性と電力効率とのバランスを動的に調整することが可能な、新規かつ改良された送信装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、高出力電力の場合に電力効率に優れた第１方式の増幅器として動作し、低出力電力の場合に線形性に優れた第２方式の増幅器として動作し、中出力電力の場合に前記第１方式の特性と前記第２方式の特性とが混在する混在モードで動作する電力増幅部と、前記電力増幅部に対し、自装置に要求される線形性に応じて、前記第１方式の入出力特性と前記第２方式の入出力特性とが切り替わる出力電力の閾値、又は前記混在モードにおける前記第１方式と前記第２方式との混在比率を可変させる中電力特性可変部とを備え、
前記電力増幅部は、前記出力電力が低い場合にＬＩＮＣ（Ｌｉｎｅａｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）方式の増幅器として動作し、前記出力電力が高い場合にＥＥＲ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）方式の増幅器として動作し、
前記電力増幅部は、前記ＬＩＮＣ方式による出力と前記ＥＥＲ方式による出力との積が線型となるように振幅制限するためのデータテーブルを有し、当該データテーブルに基づいて前記ＥＥＲ方式と前記ＬＩＮＣ方式とを切り替えることを特徴とする送信装置が提供される。

また、前記中電力特性可変部は、デジタル変調信号の品質尺度であるＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を前記要求される線形性として参照し、そのＥＶＭの値に応じて前記出力電力の閾値又は前記混合比率を可変するように構成されていてもよい。

また、前記送信装置は、周辺の無線通信環境の情報を取得する環境情報取得部と、前記環境情報取得部により取得された前記周辺の無線通信環境の情報に基づいて、自装置が送信する信号により発生する付随的な周波数成分によって、当該送信する信号の近接周波数における他の無線装置が利用する周波数領域に干渉を与えるか否かを判断する妨害判断部とをさらに備えていてもよい。そして、前記中電力特性可変部は、自装置が信号送信する際に、その送信信号の周波数に近接する周波数領域への漏洩電力を前記要求される線形性として参照し、その漏洩電力の大きさに応じて前記出力電力の閾値又は前記混合比率を可変するように構成されていてもよい。

また、前記送信装置は、ユーザの通信目的に応じた所定の評価値を設定するための評価値設定部をさらに備えていてもよい。そして、前記中電力特性可変部は、前記所定の評価値に基づいて前記出力電力の閾値又は前記混合比率を可変させるように構成されていてもよい。

また、前記電力増幅部は、前記出力電力が低い場合に線形増幅器として動作し、前記出力電力が高い場合にＥＥＲ方式の増幅器として動作するものであってもよい。

また、前記電力増幅部は、前記出力電力が低い場合にＬＩＮＣ方式の増幅器として動作し、前記出力電力が高い場合にＢ級プッシュプル増幅器として動作するものであってもよい。

上記の構成により、変調方式や周囲の通信環境に応じて、低歪性を有する送信方式と高電力効率を有する送信方式とを動的に切り替えて送信することが可能になり、周波数利用効率が向上すると共に、マルチモード変調やコグニティブ無線のような要求性能が動的に変化する技術に対しても送信方式の切り替え技術を好適に応用することが可能になる。

以上説明したように本発明によれば、変調方式又は通信環境に応じて歪特性と電力効率とのバランスを動的に調整することが可能になる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［ＥＥＲ方式と線形方式の特性例］
まず、本発明の好適な実施形態について説明するに先立ち、図３及び図４を参照しながら、ＥＥＲ方式の増幅器とＡ級（又はＡＢ級）増幅器との間の振幅歪特性及び電力効率の違いについて説明する。図３は、ＥＥＲ方式の増幅器及びＡ級増幅器の振幅歪特性を示す説明図である。図４は、ＥＥＲ方式の増幅器及びＡ級増幅器の電力付加効率（ＰＡＥ；Ｐｏｗｅｒ Ａｄｄｅｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を示す説明図である。尚、図３及び図４に示すグラフは、上記の歪特性及び電力効率を説明するために模式的に示したものであり、数値的な厳密性を有するものではない点に注意されたい。

図３は、横軸を出力電力［ｄＢ］、縦軸を入出力電力の振幅比［ｄＢ／ｄＢ］とし、ＥＥＲ方式の増幅器が示す振幅歪特性を鎖線で、Ａ級増幅器が示す振幅歪特性を実線で示したグラフである。一方、図４は、横軸を出力電力［ｄＢ］、縦軸を振幅付加効率［％］とし、ＥＥＲ方式の増幅器が示す電力効率を鎖線で、Ａ級増幅器が示す電力効率を実線で示したグラフである。

図３を参照すると、Ａ級増幅器は、低出力電力〜中出力電力の領域で非常に良い線型性（入出力電力比がほぼ１．０）を示している。また、ＥＥＲ方式の増幅器は、高出力電力の領域でＡ級増幅器よりも良い線型性を示している。一方、図４を参照すると、ＥＥＲ方式の増幅器は、出力電力が大きい領域においてＡ級増幅器に比べて圧倒的に優れた電力効率を示している。図３及び図４から、高電力時には、歪特性と電力効率との両面でＥＥＲ方式の優位性が分かる。しかし、中電力時には、低歪特性を重視するか、高電力効率を優先するかに応じてＥＥＲ方式とＡ級増幅器とを選択する必要があることが分かる。

以上、ＥＥＲ方式及びＡ級増幅器の電力効率と歪特性とについて説明した。現状、線形増幅器において相反する関係にある電力効率の向上と歪特性の改善という課題は、送信機における解決すべき非常に重要な課題となっており、その解決手段として、いくつかの方式が提案されている。例えば、送信電力の大きさに応じて相対的に小・中・大電力と分類し、小・中電力の場合と大電力の場合とで増幅器の動作を切り替える方法がある。

例えば、Ｄｏｈｅｒｔｙ方式の送信機は、送信電力が中小電力の場合に動作する線形増幅器と、大電力の場合に動作するＣ級増幅器とを有する。この方式を適用すると、送信電力が小中電力の際に高い線形性が得られ、かつ、高電力の際に高い電力効率が確保される。他の例として、送信電力が大電力の場合にＥＥＲ方式の増幅器として動作する送信機の構成も提案されている。

しかしながら、複数の変調方式を切り替えて利用する適応変調型の送信機等に適用する場合、変調多値数に応じた増幅方式の切り替え制御が必要になる。なぜなら、変調多値数が小さい場合には歪による影響（例えば、実効的な通信速度の低下等）が重要な問題とならないが、変調多値数が大きくなると歪による影響が問題となるからである。

そのため、適応変調型の送信機等では電力効率よりも低歪性を優先する必要がある。但し、小さい変調多値数を用いて主に送信する送信機の場合、利用頻度の低い多値変調に合わせて低歪性を優先した設定にすると、過剰な低歪性設定となるため、電力効率が低下してしまう。こうした問題は、送信電力に応じてＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式（又はＡ級増幅器）とを単純に切り替えるだけの構成では解決することが難しい。

そこで、本件出願人は、変調精度、又は帯域外漏洩電力に基づく要求性能等に応じて、電力効率に優れた増幅器としての機能と、直線性に優れた増幅器としての機能とを適応的に変更することが可能な送信装置の構成を提案する。以下、この送信装置に係る具体的な構成例について説明する。

＜第１実施形態＞
ここで、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、高出力電力時にＥＥＲ方式の増幅器として機能し、低出力電力時にＬＩＮＣ方式の増幅器として機能する送信装置１００に関し、これらの方式が切り替わる出力電力の閾値を制御する構成に特徴を有する。

尚、本実施形態に係る送信装置１００は、上記の両方式をシームレスに切り替えることができるため、本稿の中で「切り替える」という表現を用いたとしても、いずれかの方式に完全に切り替える動作を意味しない点に注意されたい。つまり、中電力領域において両方式の特性が混在する混在モードが存在するのである。この点については後述する。

［送信装置１００の構成］
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る送信装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る送信装置１００の構成を示す説明図である。

図１を参照すると、送信装置１００は、主に、変調器１０２と、ロールオフ・フィルタ１０４、１０６と、位相検出器１０８と、エンベロープ検出器１１０と、振幅制限器１１２、１１４と、電力制御部１１６と、逆余弦演算器１１８と、加算器１２０と、減算器１２２と、位相変調器１２４、１２６と、ディジタル／アナログ変換器１２８、１３２、１４０、１４４、１５２と、ローパス・フィルタ１３０、１３４、１４２、１４６、１５４と、アップコンバータ１３６、１４８と、Ｅ級増幅器１３８、１５０と、Ｄ級増幅器１５６と、加算器１５８と、スイッチ１６０と、アンテナ１６２と、受信部１６４と、閾値制御部１６６とにより構成される。尚、閾値制御部１６６は、中電力特性可変部の一例である。

まず、複素ベースバンド信号Ｓ＝ｒ（ｔ）ｅ^{ｊθ（ｔ）}のＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分とＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）成分とが変調器１０２から出力される。次いで、変調器１０２から出力された複素ベースバンド信号ＳのＩ成分は、ロールオフ・フィルタ１０４に入力されて帯域制限される。同様に、変調器１０２から出力された複素ベースバンド信号ＳのＱ成分は、ロールオフ・フィルタ１０６に入力されて帯域制限される。次いで、ロールオフ・フィルタ１０４から出力されたＩ成分は、分岐されて位相検出器１０８とエンベロープ検出器１１０とに入力される。同様に、ロールオフ・フィルタ１０６から出力されたＱ成分は、分岐されて位相検出器１０８とエンベロープ検出器１１０とに入力される。

位相検出器１０８は、入力されたＩ成分及びＱ成分に基づいて複素ベースバンド信号Ｓの位相信号θ（ｔ）を抽出する。また、エンベロープ検出器１１０は、入力されたＩ成分及びＱ成分に基づいて複素ベースバンド信号Ｓの振幅信号ｒ（ｔ）を抽出する。尚、前記の位相信号θ（ｔ）及び振幅信号ｒ（ｔ）（極座標信号）は、複素ベースバンド信号ＳのＩ成分又はＱ成分に対してＣＯＲＤＩＣ（ＣＯｏｒｄｉｎａｔｅ Ｒｏｔａｔｉｏｎ ＤＩｇｉｔａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等による演算処理、ｔａｎ^−１（Ｑ／Ｉ）、Ｉ成分及びＱ成分の２乗和の平方根等を算出する処理によって求められる。

位相検出器１０８から出力された位相信号θ（ｔ）は分岐されて加算器１２０及び減算器１２２に入力される。一方、エンベロープ検出器１１０から出力された振幅信号ｒ（ｔ）は、分岐されて振幅制限器１１２、１１４に入力される。振幅制限器１１２は、入力された振幅信号ｒ（ｔ）を第１のテーブルデータに基づき、電力制御部１１６による電圧制御を受けて振幅制限する。同様に、振幅制限器１１４は、入力された振幅信号ｒ（ｔ）を第２のテーブルデータに基づき、電力制御部１１６による電圧制御を受けて振幅制限する。

但し、第１のテーブルデータは、図７（Ａ）の鎖線（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ）で示されたデータである。また、第２のテーブルデータは、図７（Ｂ）の鎖線（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ）で示されたデータである。図７に示すように、本実施形態に係る第１及び第２のテーブルデータは、出力電力の閾値付近でスムージングされている。例えば、テーブルデータのエッジがガウシアンフィルタ等によりスムージングされる。これにより、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式とが混在する中間状態を経て両方式がシームレスに切り替えられるため、クリッピングにより発生する歪の帯域が制限される。また、第１のテーブルデータと第２のテーブルデータとの積が出力電力に対して線形になるように設定される。

そして、振幅制限器１１２は、下式（１）に示すような振幅制限された振幅信号ｒ_ｐ（ｔ）を出力する。また、振幅制限器１１４は、下式（２）に示すような振幅制限された振幅信号ｒ_ｅ（ｔ）を出力する。但し、Ｒ_ｔは、後述する逆余弦演算器１１８への入力を制限する値である。また、ｒ_ｐ（ｔ）＊ｒ_ｅ（ｔ）＝ｒ（ｔ）であるため、エンベロープに対する線形性が保持される。

再び図１を参照する。振幅制限器１１２により出力された振幅信号ｒ_ｐ（ｔ）は、逆余弦演算器１１８に入力される。次いで、逆余弦演算器１１８により逆余弦演算（ｃｏｓ^−１）されて生成された位相差信号は、分岐されて加算器１２０と減算器１２２とに入力される。加算器１２０は、入力された位相信号θ（ｔ）と位相差信号とを加算して加算信号を出力する。出力された加算信号は、位相変調器１２４に入力される。減算器１２２は、入力された位相信号θ（ｔ）から位相差信号を減算して減算信号を出力する。そして、出力された減算信号は、位相変調器１２６に入力される。

位相変調器１２４は、入力された加算信号に対して位相変調を施して位相変調信号（以下、第１位相変調信号）を出力する。第１位相変調信号のＩ成分は、ディジタル／アナログ変換器１２８に入力されてアナログ信号に変換される。また、第１位相変調信号のＱ成分は、ディジタル／アナログ変換器１３２に入力されてアナログ信号に変換される。ディジタル／アナログ変換器１２８、１３２から出力された信号は、それぞれ、ローパス・フィルタ１３０、１３４に入力されて帯域制限される。次いで、ローパス・フィルタ１３０、１３４により帯域制限された信号は、アップコンバータ１３６に入力されてＲＦ周波数に周波数変換される。アップコンバータ１３６により周波数変換された信号は、Ｅ級増幅器１３８に入力されて電力増幅される。

同様に、位相変調器１２６は、入力された減算信号に対して位相変調を施して位相変調信号（以下、第２位相変調信号）を出力する。第２位相変調信号のＩ成分は、ディジタル／アナログ変換器１４０に入力されてアナログ信号に変換される。また、第２位相変調信号のＱ成分は、ディジタル／アナログ変換器１４４に入力されてアナログ信号に変換される。ディジタル／アナログ変換器１４０、１４４から出力された信号は、それぞれ、ローパス・フィルタ１４２、１４６に入力されて帯域制限される。次いで、ローパス・フィルタ１４２、１４６により帯域制限された信号は、アップコンバータ１４８に入力されてＲＦ周波数に周波数変換される。アップコンバータ１４８により周波数変換された信号は、Ｅ級増幅器１５０に入力されて電力増幅される。尚、Ｅ級増幅器１３８、１５０は、スイッチングモードで動作する非線形増幅器の一例である。

一方で、振幅制限器１１４により出力された振幅信号ｒ_ｅ（ｔ）は、ディジタル／アナログ変換器１５２に入力されてアナログ信号に変換される。次いで、ディジタル／アナログ変換器１５２から出力された信号は、ローパス・フィルタ１５４に入力されて帯域制限される。次いで、ローパス・フィルタ１５４から出力された信号は、Ｅ級増幅器１３８、１５０に入力されて各機器の電源電圧が制御される。また、Ｅ級増幅器１３８、１５０により増幅された信号は、加算器１５８に入力されて加算される。次いで、加算器１５８から出力された信号は、アンテナ１６２を介して送信される。

以上、本実施形態に係る送信装置１００の送信機能について説明した。上記の構成を適用すると、データテーブルに基づき、出力電力に応じてＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式とをシームレスに切り替えて送信することが可能になる。しかし、本実施形態の特徴は、このＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式とが切り替わるデータテーブル上の閾値又は混在モードにおける混在比率を適応的に可変する構成にある。以下では、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式との間の切り替え制御について説明する。

（閾値制御に関して）
上記のように、本実施形態に係る送信装置１００は、テーブルデータに基づいて振幅信号ｒ（ｔ）に振幅制限を施すことによりＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式とを切り替える。そのため、送信装置１００は、このテーブルデータを書き換えることにより、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式とが切り替わる閾値の位置を制御する。以下では、中電力時にＬＩＮＣ方式の増幅器として動作するようなテーブルデータの設定を歪優先の設定と呼び、中電力時にＥＥＲ方式の増幅器として動作するようなテーブルデータの設定を効率優先の設定と呼ぶことにする。

図１に示すように、閾値制御部１６６は、振幅制限器１１２、１１４に対してテーブルデータ（又は閾値制御用信号）を入力して閾値を制御する。例えば、閾値制御部１６６は、送信信号の変調方式等に応じて閾値を制御することができる。この場合、送信装置１００は、閾値制御部１６６が変調方式に関する設定情報を取得できるように構成される。より具体的に述べると、閾値制御部１６６は、大きい変調多値数（例えば、６４ＱＡＭ）を利用するために良好なＥＶＭが要求される場合、中電力時にＬＩＮＣ方式を用いる歪優先のテーブル設定をする。逆に、閾値制御部１６６は、小さい変調多値数（例えば、π／４ＰＳＫ）を利用するためにＥＶＭに対する要求が低い場合、中電力時にＥＥＲ方式を用いる効率優先のテーブル設定をする。

また、送信装置１００は、自装置が送信する信号の周波数に近接する周波数領域の利用状況に応じて閾値制御することもできる。その場合、受信部１６４は、送信周波数付近の周波数をスイープして周波数毎に受信信号レベルを測定する。閾値制御部１６６は、受信部１６４から測定結果を受け、受信信号レベルが所定値以上の場合に近接周波数が利用されていると判断する。閾値制御部１６６は、近接周波数が利用されていると判断すると、歪優先のテーブルデータを生成して振幅制限器１１２、１１４を制御し、近接周波数に対する漏洩電力の発生を抑制する。逆に、閾値制御部１６６は、受信信号レベルが所定値未満の場合、近接周波数が利用されていないと判断する。そして、閾値制御部１６６は、効率優先のテーブルデータを生成して振幅制限器１１２、１１４を制御する。

また、送信装置１００は、他の方法を用いて自装置の送信周波数に近接する周波数領域の使用状況を判断することも可能である。その場合であっても、閾値制御部１６６は、近接周波数の使用状況に応じて、歪優先のテーブル設定、又は効率優先のテーブル設定をすることができる。また、閾値制御部１６６は、使用中のテーブルデータに対して書き換え処理を実行する場合、データの不連続性や書き換え時のデータ不確定等の発生を避けるため、シャドーテーブルを利用することが可能である。例えば、閾値制御部１６６は、受信信号レベルが所定値を超えた時点でシャドーテーブルに適切なテーブルデータを書き込んでおき、送信処理が完了した時点等の適切なタイミングでシャドーテーブルのデータと古いテーブルデータとを切り替えてもよい。

（変形例１）
本実施形態の第１変形例として、閾値制御部１６６は、上記の特開２００５−１６７４７５のように、ユーザの嗜好に応じて閾値の設定変更をすることも可能である。例えば、ユーザが電池寿命よりも送信時間の短縮を要望する場合、閾値制御部１６６は、中電力時の選択基準をＥＥＲ方式よりもＬＩＮＣ方式（又はＡ級増幅器）により動作させるようにテーブル設定をする。この設定により、線形性が向上することでデータのスループットが向上して通信時間が短縮される。逆に、ユーザが電池寿命の向上を要望する場合、中電力時の選択基準をＬＩＮＣ方式（又はＡ級増幅器）として動作させるようにテーブル設定する。このように、本実施形態に係る送信装置１００は、ユーザ要求プロファイルに基づいて閾値制御するように構成されていてもよい。

（変形例２）
さらに、本実施形態の第２変形例として、送信装置１００は、上記の閾値制御部１６６に代えて、中電力時のＥＥＲ方式／ＬＩＮＣ方式の混在比率を可変させる混在比率制御部１７０を備えていてもよい。この混在比率制御部１７０は、中電力特性可変部の一例である。本変形例に係る混在比率制御部１７０は、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式との混在比率を制御することにより、低歪特性を優先するか、或いは、高い電力効率を優先するかを制御することができる。

ここで、図８を参照しながら、閾値制御部１６６による中電力特性の制御方法と、混在比率制御部１７０による中電力特性の制御方法との違いについて説明する。

図８（Ａ）は、閾値制御部１６６による中電力特性の制御方法を示す説明図であり、閾値のみを変化させた場合のテーブルデータの変化を示している。図８（Ｂ）は、混在比率制御部１７０による中電力特性の制御方法を示す説明図であり、閾値を固定して混在比率を変化させた場合のテーブルデータの変化を示している。尚、図８は、いずれも、振幅制限器１１２に適用される図７（Ａ）のテーブルデータに対応する。

図８（Ａ）に示すように、閾値制御部１６６は、閾値を高出力電力側（ａ_４→ａ_１）、或いは、閾値を低出力電力側（ａ_１→ａ_４）にシフトさせることができる。図８（Ａ）を参照すると、高出力電力側に閾値をシフトした場合、ＬＩＮＣ方式の特性が強く現れるため、中電力時の出力特性が線形になることが分かる。また、低出力電力側に閾値をシフトした場合、ＥＥＲ方式の特性が強く現れるため、中電力時に飽和状態に近い出力特性が得られる。

一方、図８（Ｂ）に示すように、混在比率制御部１７０は、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式との混在比率を可変制御するためにテーブルデータを変更する。高出力電力時に飽和するカーブｂ_４は、ＥＥＲ方式がほぼ１００％の状態を示している。また、線形に増加するカーブｂ_１は、ＬＩＮＣ方式がほぼ１００％の状態を示している。図８（Ｂ）中に矢印で示したように、混在比率制御部１７０は、テーブルデータをｂ_１〜ｂ_４の間で可変制御することにより、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式との混在比率を調整することができる。

尚、図８（Ｂ）は、閾値を固定して混在比率を可変制御する場合を示したものであるが、閾値と混在比率とを共に変更することも可能である。また、低出力電力時にＬＩＮＣ方式で動作し、高出力電力時にＢ級プッシュプル増幅器として動作するように変形した構成に対しても、上記の閾値制御部１６６及び混在比率制御部１７０を適用可能である。

以上、本実施形態に係る送信装置１００の構成について説明した。上記の構成を適用すると、変調歪（通信速度）と消費電力とのバランスが適応的に良好な状態に調整される。また、与干渉（周波数利用効率）と消費電力とのバランスが適応的に良好な状態に調整される。さらに、ユーザの利用状況に応じてスループット（通信時間）と消費電力とのバランスが適応的に良好な状態に調整される。

［具体的な閾値制御方法］
ここで、図５及び図６を参照しながら、送信装置１００による具体的な閾値制御方法について簡単に纏める。図５は、与干渉及び消費電力に基づく電力効率及び歪特性の調整方法を示す説明図である。図６は、変調歪及び消費電力に基づく電力効率及び歪特性の調整方法を示す説明図である。

本実施形態に係る送信装置１００は、自装置の送信周波数に近接する周波数領域を使用する他の無線装置が存在しない場合、図５（Ａ）に示すように、閾値を低出力電力側にシフトし（Ｔｈ_１）、中電力領域でＥＥＲ方式を優先的に利用する設定にする。逆に、送信装置１００は、自装置の送信信号に付随して発生する周波数成分によって当該送信信号の周波数に近接する周波数領域を使用する他の無線装置に干渉を与える場合、図５（Ｂ）に示すように、閾値を高出力電力側にシフトし（Ｔｈ_２）、中電力領域でＬＩＮＣ方式を優先的に利用する設定にする。

また、本実施形態に係る送信装置１００は、ＱＰＳＫのように低歪性を要求しない変調方式を利用する場合、図６（Ａ）に示すように、低出力電力側に閾値をシフトし（Ｔｈ_１）、中電力領域でＥＥＲ方式を利用する設定にする。一方、送信装置１００は、低歪性を要求する６４ＱＡＭのような変調方式を利用する場合、図６（Ｂ）に示すように、高出力電力側に閾値をシフトし（Ｔｈ_２）、中電力領域でＬＩＮＣ方式を利用する設定にする。また、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式との切り替えに伴うノイズの影響を受けにくい構成の場合には、ＬＩＮＣ方式とＥＥＲ方式との切り替えを急峻に行うように設定することも可能である。例えば、図６（Ｂ）よりも図６（Ａ）の方が閾値付近の傾きが緩やかに記載されているのは、方式切り替えの急峻さの違いを表現したものである。

以上、本実施形態に係る閾値制御方法について具体的に説明した。上記の方法を適用することにより、周辺の通信環境や変調方式等に応じて、低歪性を優先するか、或いは、高電力効率を優先するかを動的に選択することが可能になるため、マルチモード変調やコグニティブ無線といった要求基準が動的に変動する方式に対しても、ＥＥＲ方式とＬＩＮＣ方式とを好適に切り替えて制御できるようになる。尚、送信装置１００は、ＬＩＮＣ方式とＥＥＲ方式とを中電力領域で完全に切り替えるのではなく、混合した状態で動作している点に注意が必要である。従って、送信装置１００は、ＥＥＲ方式のウェイトとＬＩＮＣ方式のウェイトとを適応的に切り替えているのである。

＜第２実施形態＞
次に、図２を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る送信装置２００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る送信装置２００の構成を示す説明図である。本実施形態は、閾値制御をＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の制御により行う点に特徴を有する。

図２に示すように、送信装置２００は、主に、変調器２０２と、ロールオフ・フィルタ２０４、２０６と、Ｒθ変換部２０８と、ディジタル／アナログ変換器２１０、２１６、２２６と、ローパス・フィルタ２１２、２１８、２２８と、アップコンバータ２１４と、可変利得増幅器２２０（ＶＧＡ；Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、ＡＧＣ制御電圧変更部２２２と、増幅器２２４と、Ｄ級増幅器２３０と、スイッチ２３２と、アンテナ２３４と、受信部１６４と、閾値制御部２３８とにより構成される。

まず、変調器２０２から出力された複素ベースバンド信号Ｓ＝ｒ（ｔ）ｅ^{ｊθ（ｔ）}のＩ成分とＱ成分とが、それぞれ、ロールオフ・フィルタ２０４、２０６に入力される。次いで、ロールオフ・フィルタ２０４、２０６により帯域制限された複素ベースバンド信号ＳのＩ成分及びＱ成分はＲθ変換部２０８に入力される。Ｒθ変換部２０８は、後述するＡＧＣ制御電圧変更部２２２から入力されるＡＧＣ制御信号に応じて線形方式（Ａ級増幅器）又はＥＥＲ方式の切り替え制御をする。Ｒθ変換部２０８は、線形方式を選択した場合、入力された複素ベースバンド信号ＳのＩ成分及びＱ成分をそのまま出力する。一方、Ｒθ変換部２０８は、ＥＥＲ方式を選択した場合、入力された複素ベースバンド信号Ｓを振幅信号と位相信号とに分離して出力する。

Ｒθ変換部２０８から出力された信号は、ディジタル／アナログ変換器２１０、２１６に入力されてアナログ信号に変換される。次いで、ディジタル／アナログ変換器２１０、２１６から出力された信号は、ローパス・フィルタ２１２、２１８に入力されて帯域制限される。次いで、ローパス・フィルタ２１２、２１８により帯域制限された信号は、アップコンバータ２１４に入力されてＲＦ周波数に周波数変換される。次いで、アップコンバータ２１４から出力された信号は可変利得増幅器２２０に入力される。可変利得増幅器２２０は、後述するＡＧＣ制御電圧変更部２２２から入力されたＡＧＣ制御信号に基づいて利得が制御される。また、可変利得増幅器２２０から出力された信号は増幅器２２４に入力されて電力増幅された後、アンテナ２３４を介して送信される。

また、Ｒθ変換部２０８から出力された信号は、ディジタル／アナログ変換器２２６に入力されてアナログ信号に変換される。次いで、ディジタル／アナログ変換器２２６から出力された信号は、ローパス・フィルタ２２８に入力されて帯域制限される。次いで、ローパス・フィルタ２２８から出力された信号は、Ｄ級増幅器２３０に入力されて電力増幅される。次いで、Ｄ級増幅器２３０から出力された信号は増幅器２２４に入力される。

上記のように、送信装置２００は、ＡＧＣ制御電圧変更部２２２から出力されたＡＧＣ制御信号に応じて線形方式とＥＥＲ方式とを切り替えることができる。また、ＡＧＣ制御電圧変更部２２２は、閾値制御部２３８により出力されたテーブルデータに基づいてＡＧＣ制御信号を出力する。例えば、歪優先のテーブル設定がされると、ＡＧＣ制御電圧変更部２２２は、中電力時にＡ級増幅器として動作するように可変利得増幅器２２０の利得を低下させるためのＡＧＣ制御信号を出力する。逆に、効率優先のテーブル設定がされると、ＡＧＣ制御電圧変更部２２２は、中電力時にＥＥＲ方式として動作するように可変利得増幅器２２０の利得を増加させるためのＡＧＣ制御信号を出力する。尚、閾値制御部２３８の機能は、テーブルデータの出力先がＡＧＣ制御電圧変更部２２２である点を除いて、上記の第１実施形態に係る閾値制御部１６６の機能と実質的に同一である。

以上、本発明の第２実施形態に係る送信装置２００の構成について説明した。上記のように、送信装置２００は、ＡＧＣ制御により、ＥＥＲ方式の動作とＡ級増幅器の動作とが切り替わる閾値又は混在モードにおける混在比率を周辺の通信状況や変調方式等に応じて適応的に制御することができる。尚、本実施形態のように、ＡＧＣ制御により送信方式を切り替えることが可能な送信装置であれば、本実施形態の構成を適用することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の実施形態において、Ａ級増幅器を例に説明した部分があるが、ＡＢ級増幅器を適用することも可能である。この変形により、若干歪が増加するものの、Ａ級増幅器を適用する場合よりも電力効率が向上する。

本発明の第１実施形態に係る送信装置１００の構成を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る送信装置２００の構成を示す説明図である。 ＥＥＲ方式及びＡ級増幅器の振幅歪特性を示す説明図である。 ＥＥＲ方式及びＡ級増幅器の電力付加効率（ＰＡＥ）を示す説明図である。 与干渉及び消費電力に基づく電力効率及び歪特性の調整方法を示す説明図である。 変調歪及び消費電力に基づく電力効率及び歪特性の調整方法を示す説明図である。 テーブルデータの構成例を示す説明図である。 閾値制御方法と混在比率制御方法の一例を示す説明図である。

符号の説明

１００ 送信装置
１０２ 変調器
１０４、１０６ ロールオフ・フィルタ
１０８ 位相検出器
１１０ エンベロープ検出器
１１２、１１４ 振幅制限器
１１６ 電力制御部
１１８ 逆余弦演算器
１２０、１５８ 加算器
１２２ 減算器
１２４、１２６ 位相変調器
１２８、１３２、１４０、１４４、１５２ ディジタル／アナログ変換器
１３０、１３４、１４２、１４６、１５４ ローパス・フィルタ
１３６、１４８ アップコンバータ
１３８、１５０ Ｅ級増幅器
１５６ Ｄ級増幅器
１６０ スイッチ
１６２ アンテナ
１６４ 受信部
１６６ 閾値制御部
１７０ 混在比率制御部
２００ 送信装置
２０２ 変調器
２０４、２０６ ロールオフ・フィルタ
２０８ Ｒθ変換部
２１０、２１６、２２６ ディジタル／アナログ変換器
２１２、２１８、２２８ ローパス・フィルタ
２１４ アップコンバータ
２２０ 可変利得増幅器
２２２ ＡＧＣ制御電圧変更部
２２４ 増幅器
２３０ Ｄ級増幅器
２３２ スイッチ
２３４ アンテナ
２３８ 閾値制御部

Claims (6)

1. 高出力電力の場合に電力効率に優れた第１方式の増幅器として動作し、低出力電力の場合に線形性に優れた第２方式の増幅器として動作し、中出力電力の場合に前記第１方式の特性と前記第２方式の特性とが混在する混在モードで動作する電力増幅部と、
   前記電力増幅部に対し、自装置に要求される線形性に応じて、前記第１方式の入出力特性と前記第２方式の入出力特性とが切り替わる出力電力の閾値又は前記混在モードにおける前記第１方式と前記第２方式との混在比率を可変させる中電力特性可変部と、を備え、
   前記電力増幅部は、前記出力電力が低い場合にＬＩＮＣ（Ｌｉｎｅａｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）方式の増幅器として動作し、前記出力電力が高い場合にＥＥＲ（Ｅｎｖｅｌｏｐｅ Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ）方式の増幅器として動作し、
   前記電力増幅部は、前記ＬＩＮＣ方式による出力と前記ＥＥＲ方式による出力との積が線型となるように振幅制限するためのデータテーブルを有し、当該データテーブルに基づいて前記ＥＥＲ方式と前記ＬＩＮＣ方式とを切り替える、ことを特徴とする送信装置。
2. 前記中電力特性可変部は、デジタル変調信号の品質尺度であるＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を前記要求される線形性として参照し、そのＥＶＭの値に応じて前記出力電力の閾値又は前記混合比率を可変させることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
3. 周辺の無線通信環境の情報を取得する環境情報取得部と、
   前記環境情報取得部により取得された前記周辺の無線通信環境の情報に基づいて、自装置が送信する信号により発生する付随的な周波数成分によって、当該送信する信号の近接周波数における他の無線装置が利用する周波数領域に干渉を与えるか否かを判断する妨害判断部と、をさらに備え、
   前記中電力特性可変部は、自装置が信号送信する際に、その送信信号の周波数に近接する周波数領域への漏洩電力を前記要求される線形性として参照し、その漏洩電力の大きさに応じて前記出力電力の閾値又は前記混合比率を可変させることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
4. ユーザの通信目的に応じた所定の評価値を設定するための評価値設定部をさらに備え、
   前記中電力特性可変部は、前記所定の評価値に基づいて前記出力電力の閾値又は前記混合比率を可変させることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
5. 前記電力増幅部は、前記出力電力が低い場合に線形増幅器として動作し、前記出力電力が高い場合にＥＥＲ方式の増幅器として動作することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送信装置。
6. 前記電力増幅部は、前記出力電力が低い場合にＬＩＮＣ方式の増幅器として動作し、前記出力電力が高い場合にＢ級プッシュプル増幅器として動作することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送信装置。

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