JPWO2006118055A1 - 無線送信装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

電力効率が良好なマルチモード動作の無線送信装置を提供する。高周波信号処理回路１０１の無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３から出力された変調信号は、ＧＳＭ変調信号出力時は高周波電力増幅器１０４に、ＥＤＧＥ変調信号出力時は高周波電力増幅器１０５に出力されるようにスイッチ１１５、１１７を切り替える。これにより、ＥＤＧＥ変調信号を、ＥＤＧＥ変調信号と最大出力電力や包絡線変動の有無に関して親和性のあるＵＭＴＳ変調信号用の高周波電力増幅器１０５を使用して電力増幅するので、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を高効率で電力増幅できるようになる。

Description

本発明は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式のような複数方式の無線信号を送信可能な無線送信装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置に関する。

従来、携帯電話の通信方式として世界中でいくつかの異なる通信方式が存在しているが、昨今の携帯電話の世界レベルでの爆発的な普及を背景として、単一の通信方式ではなく複数の通信方式に対応する、いわゆるマルチモード端末への要求が急激に高まってきている。

マルチモード通信方式の一例として、ＵＭＴＳ変調方式とＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式の両方の通信を可能としたマルチモード通信方式がある。ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）方式は、第３世代（３Ｇ）の移動体通信システムのひとつであり、主としてヨーロッパや日本（Ｗ−ＣＤＭＡ）で採用されている通信方式である。また、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式は、ヨーロッパやアジアを中心に１００ヶ国以上で利用されており、ディジタル携帯電話の事実上の世界標準方式であり、周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯などを利用する。また、ＥＤＧＥ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）変調方式は、ＧＳＭ方式の携帯電話網を使ったデータ伝送技術であり、ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）変調方式の後継技術に当たり、３Ｇのひとつとして扱われている。

上述のＵＭＴＳ変調方式とＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式の両方の変調方式で通信可能なマルチモード携帯端末は既に製品化されており、例えば非特許文献１に記載されている。

図１に、従来のＵＭＴＳ方式／ＧＳＭ−ＥＤＧＥ方式対応のマルチモード携帯電話機の送信系の構成例を示す。マルチモード携帯電話機１００は、ベースバンド信号処理回路１２０のベースバンドＧＳＭ信号形成回路１２０−１、ベースバンドＥＤＧＥ信号形成回路１２０−２、ベースバンドＵＭＴＳ信号形成回路１２０−３において、各方式に対応したディジタル変調処理やフレーム組立てを行うことにより、ベースバンドのＧＳＭ信号、ＥＤＧＥ信号、ＵＭＴＳ信号を形成し、これらを高周波信号処理回路１０１に送出する。

高周波信号処理回路１０１は、ベースバンドのＧＳＭ信号、ＥＤＧＥ信号、ＵＭＴＳ信号により高周波搬送信号を変調することにより、無線信号を形成する。具体的には、高周波信号処理回路１０１は、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４を有し、各回路１０１−１〜１０１−４の名前に対応したベースバンド信号を用いて異なる周波数の高周波搬送信号を変調するようになっている。この変調としては例えば直交変調が行われる。ここでベースバンド信号処理回路１２０から高周波信号処理回路１０１への１本の信号線はそれぞれＩ信号（同相信号）とＱ信号（直交信号）から構成されている。各回路１０１−１〜１０１−４で直交変調を行う場合には、Ｉ信号（同相信号）とＱ信号によってそれぞれ位相が互いに９０度異なる搬送波を変調後に加算する。なお、ＬＢは低周波帯を示し、ＵＢは高周波帯を示す。

無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号１５１、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号１５２、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号１５３、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号１５４は、それぞれ、対応する高周波電力増幅器１０２、１０３、１０４、１０５によって電力増幅される。

ここで各高周波電力増幅器１０２、１０３、１０４、１０５は入力される無線信号の変調方式や動作周波数に最適化した設計が個々になされている。つまり、高周波電力増幅器１０２はＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式低周波帯（ＬＢ）用、高周波電力増幅器１０３はＵＭＴＳ変調方式低周波帯（ＬＢ）用、高周波電力増幅器１０４はＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式高周波帯（ＵＢ）用、高周波電力増幅器１０５はＵＭＴＳ変調方式高周波帯（ＵＢ）用に最適設計されている。

無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２と高周波電力増幅器１０３との間、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４と高周波電力増幅器１０５との間には、バンドパスフィルタ１０６、１０７が設けられており、各バンドパスフィルタ１０６、１０７によってＵＭＴＳ変調方式の受信帯域のノイズをカットオフするようになっている。因みに、これと同様の目的のバンドパスフィルタはＧＳＭ変調方式では、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ信号形成回路１０１−１、１０１−３の回路形式によっては不要となる。

ＧＳＭ／ＥＤＧＥ変調方式用の高周波電力増幅器１０２、１０４の出力側には高周波のスプリアス成分を抑制するためにローパスフィルタ１０８、１１０が設けられている。ＧＳＭ／ＥＤＧＥ変調方式では、送信（Ｔｘ）と受信（Ｒｘ）はアンテナスイッチ１１２によって時間的に切り替えられる（ＴＤＤ方式）。

一方、ＵＭＴＳ変調方式では、送信と受信が同時に行われる符号多重（ＣＤＭＡ）方式であり、送信と受信は周波数によって分離される（ＦＤＤ方式）。このため、送受それぞれの帯域に対応した２つのバンドパスフィルタから構成されるデュプレクサ１０９、１１１がそれぞれ高周波電力増幅器１０３、１０５の後段に設けられている。デュプレクサ１０９、１１１はアンテナスイッチ１１２を介してアンテナ１１３と接続されている。

上述したように、ＥＤＧＥ変調方式を用いたデータ通信は携帯電話方式のＧＳＭ変調方式に付随したものであり、このため、ＥＤＧＥ変調方式ではＧＳＭ変調方式と同一の高周波電力増幅器１０２、１０４を共用している。
ノキア・ジャパン株式会社 ２００４年１０月１９日 プレスリリース

しかしながら、上記従来の無線送信装置においては、ＥＤＧＥ変調方式に対する電力効率の観点から以下に述べるような課題があった。

まず、第１に、ＧＳＭ変調方式は周波数（位相）変調方式であり、高周波変調波の包絡線が（同一の出力電力設定において）時間的に変化しない変調方式であるのに対して、ＥＤＧＥ変調方式はベクトル（ＩＱ）変調方式であり、高周波変調波の包絡線が（同一の出力電力設定においても）時間的に変化する変調方式である。このように包絡線が時々刻々と変化する高周波変調波を歪みなく増幅するためには高周波電力増幅器１０２、１０４を線形動作させる必要があり、そのためには高周波電力増幅器をいわゆるＡ級動作させる必要がある。Ａ級動作では増幅の線形性は優れているが、バイアス電流による電力を常時消費するため電力効率としては低いものになってしまう。

また、第２に、ＥＤＧＥ変調方式においてはその出力電力レベルの最大値（例えば８５０ＭＨｚ帯、パワークラス：Ｅ２では２７ｄＢｍ）がＧＳＭ変調方式での出力電力レベルの最大値（例えば８５０ＭＨｚ帯、パワークラス：４では３３ｄＢｍ）（３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）の標準規格参照）と比較して大幅に小さく、したがって高周波電力増幅器の設計は、高周波電力増幅器の飽和電力がＧＳＭ変調方式における最大電力程度になるように設計されることになる。

図２に、高周波電力増幅器における出力電力と電力効率の特性の一例を示す。このように、電力効率は出力電力の増加と共に高くなり、飽和電力付近で最大効率を示す。

図２を用いてＥＤＧＥで電力効率が低くなる理由を説明する。ＧＳＭ方式においては、最大出力が大きいため高効率のポイント（Ｐｇ及びηｇ）で使用することになる（変調波が定包絡の信号であるため上記の図において１ポイントで使用）。一方、ＥＤＧＥ方式においては、最大出力がＧＳＭに比べて小さく、かつ、変調波の包絡線が変動するため、相対的に低効率のポイント（Ｐｅｕ〜Ｐｅｌ及びηｅｕ〜ηｅｌ）で使用することになり、このために電力効率が低下してしまう。

以上に述べた２つの理由により、従来の技術では、ＥＤＧＥ変調方式では電力効率は２０％台の低い値しか得られないという課題を有していた。

本発明の目的は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の信号を電力増幅して無線送信するマルチモード対応の無線送信装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置において、ＥＤＧＥ変調方式信号の送信時においても電力効率を向上させることである。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の信号を電力増幅して無線送信する無線送信装置であって、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の無線信号を形成する高周波信号処理回路と、ＧＳＭ変調方式の無線信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器と、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の無線信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号と最大出力電力や包絡線変動の有無に関して親和性のあるＵＭＴＳ変調方式の無線信号用の高周波電力増幅器を使用して電力増幅するので、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を高効率で電力増幅できるようになる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、第１の高周波電力増幅器を非線形領域で増幅動作させると共に、第２の高周波電力増幅器を線形領域で増幅動作させる構成を採る。

この構成によれば、包絡線が変動しないＧＳＭ変調方式の無線信号は高周波電力増幅器を非線形領域（飽和領域）で動作させる一方、包絡線が変動するＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の無線信号は高周波電力増幅器を線形領域で動作させるので、各変調方式に適した高効率の電力増幅を行うことができるようになる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、第２の高周波電力増幅器から出力するＥＤＧＥ変調方式の無線信号の出力電力レベルに応じて、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を電力増幅する高周波電力増幅器を、第２の高周波電力増幅器から第１の高周波電力増幅器に切り替える構成を採る。

この構成によれば、第２の高周波電力増幅器の最大出力電力レベルが、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号の最大出力電力レベルに合うように、第２の高周波電力増幅器が設計されている場合でも、第１の高周波電力増幅器を使ってＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できるようになる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号で出力端子を共用し、ＧＳＭ変調信号は別の出力端子から出力する構成を採る。

この構成によれば、高周波信号処理回路の外付けのスイッチが不要となるので、装置サイズを小さくすることができ、また低コスト化が可能となる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号で出力端子を共用し、ＵＭＴＳ変調信号は別の出力端子から出力する構成とされており、無線送信装置は、さらに、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号との共用出力端子から出力される信号を入力し、ＧＳＭ変調信号を第１の高周波電力増幅器側に出力すると共にＥＤＧＥ変調信号を第２の高周波電力増幅器側に出力する第１のスイッチと、共用出力端子とは別の出力端子から出力されるＵＭＴＳ変調信号、及び第１のスイッチから出力されるＥＤＧＥ変調信号を入力し、いずれか一方の変調信号を選択して第２の高周波電力増幅器に出力する第２のスイッチと、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号とＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対して高周波電力増幅器を共用することができ、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対する電力効率を向上させることができる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号で出力端子を共用し、ＵＭＴＳ変調信号は別の出力端子から出力する構成とされており、無線送信装置は、さらに、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号との共用出力端子から出力される信号を入力し、ＧＳＭ変調信号を第１の高周波電力増幅器側に出力すると共に、ＥＤＧＥ変調信号を第１の高周波電力増幅器側又は第２の高周波電力増幅器側に選択的に出力する第１のスイッチと、共用出力端子とは別の出力端子から出力されるＵＭＴＳ変調信号、及び第１のスイッチから出力されるＥＤＧＥ変調信号を入力し、いずれか一方の変調信号を選択して第２の高周波電力増幅器に出力する第２のスイッチと、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号とＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対して高周波電力増幅器を共用することができ、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対する電力効率を向上させることができる。加えて、第１のスイッチによって、ＥＤＧＥ変調信号を第１の高周波電力増幅器側又は第２の高周波電力増幅器側に選択的に出力するようにしたので、ＥＤＧＥ変調信号を第２の高周波電力増幅器により増幅することによる電力効率向上分と、ＥＤＧＥ変調信号を第２のスイッチを通過させることによる電力損失分とを加味して、ＥＤＧＥ変調信号を第１の高周波電力増幅器で増幅するか又は第２の高周波電力増幅器で増幅するかを選択できるようになるので、一段と消費電流を少なくすることができる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、第１と第２の高周波電力増幅器の後段に接続された出力切替用スイッチと、出力切替用スイッチの後段に接続されたデュプレクサと、出力切替用スイッチの後段に接続されたローパスフィルタと、を具備し、出力切替用スイッチは、第１及び第２の高周波電力増幅器の出力信号を入力し、当該出力信号の変調方式に応じて、当該出力信号をデュプレクサ又はローパスフィルタへ出力する構成を採る。

この構成によれば、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号とＵＭＴＳ変調方式の無線信号で高周波電力増幅器を共用した場合、これらの変調方式間で周波数帯が異なる場合でも高周波電力増幅器の後段のデュプレクサ又はローパスフィルタを増やす必要がなくなり、装置サイズやコストの増大を防ぐことができる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式のベースバンド信号から、当該各変調方式の信号についての振幅信号及び高周波位相変調信号を形成する高周波信号処理回路と、ＧＳＭ変調方式の信号の振幅信号に応じた電圧を電源電圧として、ＧＳＭ変調方式の信号の高周波位相変調信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器と、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の信号の振幅信号に応じた電圧を電源電圧として、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の信号の高周波位相変調信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器とを具備する構成を採る。

この構成によれば、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の信号の電力増幅も非線形の高周波電力増幅器を用いて行うことができるようになるので、上記無線送信装置よりも一段と電力効率を向上させることができるようになる。また、ＧＳＭ変調方式専用の高周波電力増幅器に対しては電源電圧を送信電力に応じた固定値とすることができ、ポーラ変調方式における振幅信号増幅器を狭帯域にできるという利点も有している。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、第２の高周波電力増幅器から出力するＥＤＧＥ変調方式の高周波位相変調信号の出力電力レベルに応じて、ＥＤＧＥ変調方式の高周波位相変調信号を電力増幅する高周波電力増幅器を、第２の高周波電力増幅器から第１の高周波電力増幅器に切り替える構成を採る。

この構成によれば、第２の高周波電力増幅器の最大出力電力レベルが、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号の最大出力電力レベルに合うように、第２の高周波電力増幅器が設計されている場合でも、第１の高周波電力増幅器を使ってＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できるようになる。

本発明の無線通信装置の一つの態様は、上記いずれかの無線送信装置と、受信信号を復調する受信装置と、アンテナと、無線送信装置からアンテナへの送信信号の供給と、アンテナから受信装置への受信信号の供給とを切り替える送受切替部と、を具備する構成を採る。また本発明の無線通信装置の一つの態様は、上記ポーラ変調送信装置と、受信信号を復調する受信装置と、アンテナと、無線送信装置からアンテナへの送信信号の供給と、アンテナから受信装置への受信信号の供給とを切り替える送受切替部と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、送信装置の電力効率が高いため、搭載している電池電源の使用期間を延ばすことができると共に、送信装置の高周波電力増幅器を小型にできるため、無線通信装置のより一層の小型化を図ることができる。

このように本発明によれば、ＥＤＧＥ変調信号送信時においても電力効率が良好な無線送信装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置を実現できる。

従来のＵＭＴＳ変調方式とＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式の両方の変調方式で送信可能な無線送信装置の構成例を示すブロック図 高周波電力増幅器の出力電力と電力効率の関係を示す図 本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 高周波信号処理回路の構成を示すブロック図 実施の形態１の無線送信装置に設けられたスイッチの動作状態を示す図 実施の形態２に係るポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図 高周波信号処理回路の構成を示すブロック図 無線通信装置の概略構成を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図３に、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示す。なお、図３中で、図１と同一の機能を有するブロックには同一の符号を付しており、これらに対する説明は省略する。

無線送信装置２００は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の信号を無線送信するいわゆるマルチモード対応の無線送信装置である。

本実施の形態の無線送信装置２００の送信周波数範囲は、低周波帯（ＬＢ）ではＧＳＭ／ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳ変調方式いずれにおいても８２４−８４９ＭＨｚであるが、高周波帯（ＵＢ）ではＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式が１７１０−１７８５ＭＨｚ、ＵＭＴＳ変調方式が１８５０−１９１０ＭＨｚ（３ＧＰＰの標準規格参照）である。

無線送信装置２００は、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１から出力された無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号１５１のうち、無線ＧＳＭ（ＬＢ）信号を高周波電力増幅器１０２に、無線ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号を高周波電力増幅器１０３に振り分ける１入力２出力の切替スイッチ１１４を有する。

また無線送信装置２００は、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３から出力された無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号１５３のうち、無線ＧＳＭ（ＵＢ）信号を高周波電力増幅器１０４に、無線ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号を高周波電力増幅器１０５に振り分ける１入力２出力の切替スイッチ１１５を有する。

さらに無線送信装置２００は、切替スイッチ１１４により振り分けられた無線ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号と、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２により形成された無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号１５２とを入力とし、そのうちの一方を選択して高周波電力増幅器１０３に出力する切替スイッチ１１６と、切替スイッチ１１５により振り分けられた無線ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号と、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４により形成された無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号１５４とを入力とし、そのうちの一方を選択して高周波電力増幅器１０５に出力する切替スイッチ１１７とを有する。

さらに無線送信装置２００は、高周波電力増幅器１０４の出力信号１５７と、高周波電力増幅器１０５の出力信号１５８とを入力とし、これらの経路を切り換えてローパスフィルタ１１０とデュプレクサ１１１に出力するスイッチ１１９を有する。

本実施の形態の場合、高周波信号処理回路１０１中の無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４は、それぞれ、直交変調方式によって無線信号を形成するようになっている。

図４に、各回路１０１−１〜１０１−４の構成を示す。各回路１０１−１〜１０１−４の構成は同様なので、ここでは代表して無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１について説明する。ＥＤＧＥ信号を送信する場合、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１は、ベースバンドＥＤＧＥ信号形成回路１２０−２からのベースバンドＥＤＧＥ信号のＩ信号とＱ信号を入力し、これらに発振器２１１を用いて発生させた互いに９０°位相が異なる２つの搬送波２１２、２１３を乗算器２１４、２１５でそれぞれ乗算した後、これらを加算器２１６で加え合わせて、可変増幅器２１７で増幅することで無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号１５１を得る。無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１は、ベースバンドＧＳＭ信号形成回路１２０−１からのベースバンドＧＳＭ信号に対しても同様の処理を行う。

なお、図３では、各回路１０１−１〜１０１−４を別々のブロックで示しているが、基本的に各回路１０１−１〜１０１−４は同様の直交変調器構成なので、異なる変調方式間においても例えば周波数帯毎等で適当に共用することが可能である。また、ＧＳＭ変調方式は、包絡線が一定の位相変調信号なので、ＰＬＬを用いた位相変調回路により構成してもよい。

次に、本実施の形態の無線送信装置２００の動作について説明する。まず、高周波帯（ＵＢ）側の動作について説明する。

無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３から出力された無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号１５３は、スイッチ１１５によって、ＧＳＭ信号出力時には高周波電力増幅器１０４に、ＥＤＧＥ信号出力時は高周波電力増幅器１０５に供給される。また、スイッチ１１７は、無線ＥＤＧＥ信号又は無線ＵＭＴＳ信号のうちいずれかを選択出力する。また、スイッチ１１９は、ＧＳＭ信号出力時は高周波電力増幅器１０４から出力される無線ＧＳＭ信号をローパスフィルタ１１０に出力し、ＥＤＧＥ信号出力時は高周波電力増幅器１０５から出力される無線ＥＤＧＥ信号をローパスフィルタ１１０に出力し、ＵＭＴＳ信号出力時は高周波電力増幅器１０５から出力される無線ＵＭＴＳ信号をデュプレクサ１１１に出力する。

このようにＥＤＧＥ信号出力時に、高周波電力増幅器１０５から出力される無線ＥＤＧＥ信号を高周波電力増幅器１０５側から高周波電力増幅器１０４側の経路に戻すのは、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式の周波数帯域が異なるからであり、これらを同じ周波数帯域で使用する場合にはこのように経路を戻すことは必ずしも必要でない。

図５に、以上に述べた各変調方式の信号を出力（送信）する際のスイッチ１１５、１１７、１１９の切替の状態をまとめて示す。

次に、低周波帯（ＬＢ）側の動作について説明する。低周波帯（ＬＢ）側では、上述の高周波帯（ＵＢ）側と比較して、切替スイッチ１１９に相当する切替スイッチが無いところが異なっており、それ以外の部分は上述した高周波帯（ＵＢ）側の構成と同じである。低周波帯（ＬＢ）側では、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式で周波数帯域が全く同じであるため、このような場合はＥＤＧＥ変調方式の送受切替スイッチとしてデュプレクサ１０９を使用することができ、このようにスイッチ１１９に相当する切替スイッチを不要とすることができる。

３ＧＰＰの標準規格によれば、各変調方式における出力電力は周波数帯により異なるが、例えば８５０ＭＨｚ帯におけるＥＤＧＥ変調方式（パワークラス：Ｅ２）、８５０ＭＨｚ帯におけるＧＳＭ変調方式（パワークラス：４）、全ての周波数帯でのＵＭＴＳ変調方式（パワークラス：３）における最大出力はそれぞれ２７ｄＢｍ、３３ｄＢｍ、２４ｄＢｍであり、ＥＤＧＥ変調方式の最大出力はＧＳＭ変調方式の最大出力よりもＵＭＴＳ変調方式の最大出力の方に近い。

さらに、ＥＤＧＥ変調方式の最大出力はＵＭＴＳ変調方式よりも大きいため、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式で同一の高周波電力増幅器１０３を使用することにより、ＥＤＧＥ信号出力時の方が高周波電力増幅器１０３の飽和出力により近い状態で使用することになり、図２を用いて上述した理由により電力効率を高くすることができる。

また、ＥＤＧＥ変調方式はＵＭＴＳ変調方式と同様に包絡線が時々刻々と変化する変調方式であるので、例えばＡ級増幅器のような線形増幅器を使用することが望ましい。

本実施の形態の無線送信装置２００においては、このような点に着目して、ＥＤＧＥ変調信号を、ＧＳＭ変調信号に合わせて最適設計された高周波電力増幅器１０２によって電力増幅するのではなく、ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号との間で線形の高周波電力増幅器１０３、１０５を共用するようにした。これにより、歪みが少なく、かつ、電力効率的にも最適設計された高周波電力増幅器を使用することができる。因みに、ＧＳＭ変調信号用の高周波電力増幅器１０２、１０４は飽和領域で動作するように設計されており、電力効率が非常に良い。

以上述べたように、本実施の形態によれば、ＧＳＭ変調方式の無線信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器１０２（１０４）と、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の無線信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器１０３（１０５）とを設け、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号とＵＭＴＳ変調方式の無線信号を同一の高周波電力増幅器１０３（１０５）で電力増幅するようにしたことにより、ＥＤＧＥ変調方式信号の送信時においても電力効率を向上させることができる無線送信装置２００を実現できる。

実際上、本実施の形態の構成の無線送信装置２００においては、ＥＤＧＥ変調信号に対する高周波電力増幅器１０３、１０５の電力を４０％程度に高くすることが可能であり、高周波帯における後段のスイッチ１１４、１１６、１１５、１１７、１１９における電力損失を考慮しても従来の方式と比較して、ＥＤＧＥ変調信号出力時の電力効率を著しく高くすることができる大変有用なものである。

また、高周波電力増幅器１０２、１０４をＧＳＭ変調方式専用に用いることになるので、高周波電力増幅器１０２、１０４を非線形領域（飽和領域）でのみ使用することができる。これにより、特に線形領域での動作時に必要となる、電力増幅器の負荷変動の影響を抑制するアイソレータを削減できる。この結果、その分だけ、装置を小型化できると共にコストを削減できる。

なお、上述した実施の形態では、ＥＤＧＥ変調信号をスイッチ１１４、１１６（スイッチ１１５、１１７）を介して高周波電力増幅器１０３（１０５）に供給する場合について述べたが、ＥＤＧＥ変調信号の出力電力レベルに応じて、ＥＤＧＥ変調信号を増幅する高周波電力増幅器を切り替える構成とすることも好適である。これは、高周波電力増幅器１０３（１０５）の構成条件によっては、所望の出力電力レベルのＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できなくなってしまうためである。また、これは、出力電力レベルによっては、スイッチ１１６、１１７による電力損失がＥＤＧＥ変調信号を高周波電力増幅器１０３（１０５）によって増幅することによる電力効率の向上分よりも大きい場合があるためである。このような場合は、ＥＤＧＥ変調信号をスイッチ１１４（１１５）を介して高周波電力増幅器１０２（１０４）側に出力するようにすることが望ましい。

その理由について説明する。通常はＵＭＴＳの最大出力はＥＤＧＥの最大出力よりも小さいため、ＵＭＴＳの電力効率をＥＤＧＥの電力効率よりも重視する場合は、高周波電力増幅器１０３（１０５）の最大出力がＵＭＴＳの最大出力に合うように、高周波電力増幅器１０３（１０５）を設計するようになる。この場合、ＵＭＴＳの最大出力以上のＥＤＧＥ信号出力に対しては、高周波電力増幅器１０３（１０５）では所望の出力電力レベルのＥＤＧＥ変調方式の無線信号を得ることができないので、高周波電力増幅器１０２（１０４）を使用する。これにより、高周波電力増幅器１０３（１０５）の最大出力電力レベルが、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号の最大出力電力レベルに合うように、高周波電力増幅器１０３（１０５）が設計されている場合でも、高周波電力増幅器１０２（１０４）を使ってＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できるようになる。

（実施の形態２）
図３との対応部分に同一符号を付して示す図６に、実施の形態２に係るポーラ変調送信装置の構成を示す。

本実施の形態のポーラ変調送信装置３００が、実施の形態１の無線送信装置２００と異なる点は以下の２点である。

１点目は、実施の形態１では高周波信号処理回路１０１で直交変調を行ったのに対して、本実施の形態では高周波信号処理回路３１０がポーラ変調方式に基づく信号処理を行う点である。

２点目は、本実施の形態における送信周波数範囲は、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳ変調方式いずれにおいても、低周波帯（ＬＢ）が８２４−８４９ＭＨｚ、高周波帯（ＵＢ）が１８５０−１９１０ＭＨｚ（３ＧＰＰの標準規格参照）である点である。

ポーラ変調方式は、ベースバンドのＩ信号とＱ信号よりベースバンドの振幅信号と位相信号を抽出し、位相信号に基づいて搬送波を変調して得た高周波位相変調信号に振幅成分を乗算することによって振幅変調を加える方式であり、高周波電力増幅器を飽和モードで動作させることができるため、高電力効率でかつ線形性に優れた変調が可能な変調方式である。本実施の形態では、高周波位相変調信号と振幅成分との乗算は、高周波電力増幅器１０２、１０３、１０４、１０５で行われる。

高周波信号処理回路３１０は、複数の処理ユニット３１０−１〜３１０−４を有する。各処理ユニット３１０−１〜３１０−４の構成を、図７に示す。各処理ユニット３１０−１〜３１０−４の構成は同様なので、ここでは代表して処理ユニット３１０−２について説明する。

処理ユニット３１０−２は、振幅位相分離部２１と、位相変調部２２と、可変利得増幅器２３とを有する。ＥＤＧＥ信号を送信する場合、振幅位相分離部２１は、ベースバンドＥＤＧＥ信号形成回路１２０−２からのベースバンドＥＤＧＥ信号のＩ信号とＱ信号を入力し、このＩ信号とＱ信号とからその振幅成分である振幅信号１６２と位相成分である位相信号２０４を形成する。位相変調部２２は、搬送波周波数信号を位相信号２０４で変調することにより、高周波位相変調信号１５２を形成する。位相変調部２２は可変制御発信器（ＶＣＯ）、位相比較器、低域通過フィルタから成るＰＬＬ回路等によって構成されている。

ＧＳＭ変調方式は、周波数（位相）変調方式であるので高周波変調信号の包絡線のレベルすなわち振幅信号（ＧＳＭ（ＬＢ）＿ＰＣ、ＧＳＭ（ＵＢ）＿ＰＣ）１６１、１６３の大きさは一定値であるが、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式では包絡線のレベルすなわち振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）＿ＡＭ、ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）＿ＡＭ）１６２、１６４の大きさは時々刻々変化する。

ＥＤＧＥ変調信号及びＵＭＴＳ変調信号については、この振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）＿ＡＭ、ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）＿ＡＭ）１６２、１６４が高周波信号処理回路３１０の出力端子から出力される。本実施の形態では、周波数帯毎にＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号で振幅信号の出力端子を共用しており、図６及び図７中の振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）＿ＡＭ）１６２、振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）＿ＡＭ）１６４がそれぞれ同一の端子から出力される。

高周波信号処理回路３１０から出力された振幅信号１６２、１６４は、振幅信号増幅器１２１、１２２によって送信電力制御信号に応じて増幅された後、高周波電力増幅器１０３、１０５の電源端子に入力される。これにより、高周波電力増幅器１０３、１０５にて、高周波位相変調信号１５２、１５４とベースバンドの振幅信号１６２、１６４との乗算が行われる。

また、ＧＳＭ変調信号については、高周波信号処理回路３１０から一定値の振幅信号（ＧＳＭ（ＬＢ）＿ＰＣ、ＧＳＭ（ＵＢ）＿ＰＣ）１６１、１６３が出力され、この一定値の振幅信号１６１、１６３がＤＣ（直流）増幅器１２３、１２４によって送信電力制御信号に応じて増幅された後、高周波電力増幅器１０２、１０４の電源端子に入力される。これにより、高周波電力増幅器１０２、１０４にて、高周波位相変調信号１５１、１５３と振幅信号１６１、１６３との乗算が行われる。

なお、上述した送信電力制御（具体的にはベースバンド振幅信号１６１〜１６４と送信電力制御信号との乗算）はベースバンド信号処理回路１２０からの制御信号に基づいて、高周波信号処理回路３１０で行ってもよい。

本実施の形態におけるポーラ変調方式の高周波信号処理回路３１０においては、ＧＳＭ変調信号の出力端子をＥＤＧＥ変調信号及びＵＭＴＳ変調信号の出力端子と分離したことにより、増幅器１２３、１２４を直流増幅器とすることができる。これにより、増幅器１２３、１２４を狭帯域なものにすることができるために設計が容易になる、というポーラ変調特有の効果をもたらすことになる。

また高周波位相変調信号１５１、１５２、１５３、１５４は、高周波信号処理回路３１０の出力端から周波数及び変調方式毎（ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号は出力端子を共用）に出力される。

ポーラ変調方式においては、受信帯域のノイズが、上述した位相変調部２２の低域通過フィルタ等で帯域制限されるため、バンドパスフィルタ１０６、１０７を削除する構成としてもよい。また、本実施の形態では、送信周波数範囲が低周波帯（ＬＢ）及び高周波帯（ＵＢ）共に同じであるため、実施の形態１で用いたような切替スイッチ１１９は不要となる。

次に、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００の動作について、数式を用いて詳細に説明する。

ベースバンド信号を複素表示でＳｉ（ｔ）とすると、ベースバンド信号Ｓｉ（ｔ）は、次式で表される。
Ｓｉ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］ ………（１）
但し、ａ（ｔ）は振幅データ、ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］は位相データをそれぞれ示す。

振幅位相分離部２１によりＳｉ（ｔ）から振幅データａ（ｔ）と位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］が抽出される。ここで、振幅データａ（ｔ）はベースバンド振幅信号１６２（１６１、１６３、１６４）に、位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］はベースバンド位相信号１５２（１５１、１５３、１５４）に、それぞれ対応する。

振幅データａ（ｔ）は、ＥＤＧＥ変調信号及びＵＭＴＳ変調信号に関して、振幅信号増幅器１２１、１２２で増幅されて高周波電力増幅器１０３、１０５に与えられる。これにより、高周波電力増幅器１０３、１０５の電源電圧値が振幅データａ（ｔ）に基づいて設定される。一方、ＧＳＭ変調信号に関しては、高周波変調信号の包絡線のレベルすなわち振幅信号の大きさが一定なので、高周波電力増幅器１０２、１０４の電源端子はそれぞれの送信電力に応じた固定電圧値で駆動される。

位相変調部２２は、搬送波角周波数ωｃを位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］で変調した高周波位相変調信号１５２（１５１、１５３、１５４）を生成する。そして、この高周波位相変調信号１５１〜１５４が高周波電力増幅器１０２〜１０５に入力される。ここで、高周波位相変調信号１５１〜１５４を信号Ｓｃとすると、高周波位相変調信号Ｓｃは、次式で表される。
Ｓｃ＝ｅｘｐ［ωｃｔ＋φ（ｔ）］ ………（２）

そして、高周波電力増幅器１０２〜１０５によって、高周波電力増幅器１０２〜１０５の電源電圧値ａ（ｔ）と高周波位相変調信号１５１〜１５４とを掛け合わせた送信出力信号が高周波電力増幅器１０２〜１０５から出力される。

ここで、送信出力信号をＲＦ信号Ｓｒｆとすると、Ｓｒｆは次式で表すことができる。
Ｓｒｆ＝ａ（ｔ）Ｓｃ＝ａ（ｔ）ｅｘｐ［ωｃｔ＋φ（ｔ）］ ………（３）

以上のように、ポーラ変調送信装置３００においては、高周波電力増幅器１０２〜１０５に入力される信号は、振幅方向の変動成分を持たない高周波位相変調信号１５１〜１５４であるため定包絡線信号となる。したがって、高周波電力増幅器１０２〜１０５として効率の良い非線形増幅器を使用できるので、電力効率を向上させることができる。

実施の形態１の無線送信装置２００と本実施の形態のポーラ変調送信装置３００を電力効率の点で比較すると、ＧＳＭ変調信号を電力増幅する高周波電力増幅器１０２、１０４については無線送信装置２００でも飽和領域で動作させるので本実施の形態と同程度の電力効率を得ることができる。一方、ＵＭＴＳ変調信号及びＥＤＧＥ変調信号を電力増幅する高周波電力増幅器１０３、１０５については、無線送信装置２００では線形動作させていたのに対して、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００では飽和動作（非線形動作）させているので、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００の方が電力効率が良い。したがって、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００は、実施の形態１の無線送信装置２００よりも一段と電力効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、高周波信号処理回路３１０の高周波変調信号出力端子は、ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号で出力端子を共用し、ＧＳＭ変調信号は別の出力端子から出力しているので、図３の切替スイッチ１１４〜１１７を設ける必要がない。この結果、装置構成を簡単化でき、低コストの装置を実現できる。

なお、ＧＳＭ変調信号については、図７に示したようにベースバンドのＩ信号とＱ信号から振幅位相分離部２１を経由して位相信号を抽出するのではなく、ベースバンドＧＳＭ信号形成回路１２０−１から直接位相信号を受け取って振幅位相分離部２１を介さずにそのまま位相変調部２２に入力して位相変調を加える構成も考えられる。この場合、図７中の振幅信号１６１、１６３は一定値となるが、この場合においても上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、図６では、各回路３１０−１〜３１０−４を別々のブロックで示しているが、基本的に各回路３１０−１〜３１０−４は同様のポーラ変調器構成なので、異なる変調方式間においても例えば周波数帯毎等で適当に共用することが可能である。

（他の実施の形態）
なお、実施の形態１の無線送信装置２００や、実施の形態２のポーラ変調送信装置３００を無線通信装置に適用することも可能である。図８に、無線送信装置２００やポーラ変調送信装置３００を搭載した無線通信装置３０の概略構成を示す。無線通信装置３０は、無線送信装置２００やポーラ変調送信装置３００を搭載した送信装置３１と、受信装置３２とを有し、これらは送受切替部３３を介してアンテナ３４と接続されている。ここで、無線通信装置３０は、例えば携帯電話機や、通信機能を備えた携帯情報端末等の携帯無線端末装置や、無線基地局等である。

無線通信装置３０は、送信時には、送信装置３１によって電力増幅した送信出力信号を生成し、これを送受切替部３３を介してアンテナ３４から放射する。一方、受信時には、アンテナ３４で受信した受信信号を送受切替部３３を介して受信装置３２に入力し、受信装置３２によって受信信号を復調する。

このように、実施の形態１の無線送信装置２００又は実施の形態２のポーラ変調送信装置３００を搭載した無線通信装置３０によれば、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式で高周波電力増幅器を共用することにより、ＥＤＧＥ変調方式における電力効率を向上させることができるようになる。この結果、携帯無線端末装置等においては電池の消耗を防止でき、その分、送信装置や通信装置の使用時間を延ばすことができる。また、高周波電力増幅器は電力効率が向上された分、小型化でき、また、発熱量も低減できるため、これを搭載する無線通信装置の小型化を図ることができる。

また、本発明の無線送信装置又はポーラ変調送信装置を、大電力の送信装置を複数設置する無線システムの基地局装置に適用すれば、高周波電力増幅器の高出力電力時の電力効率が向上するため、高周波電力増幅器を小型にできると共に発熱量を低減できる。この結果、設備の大型化を防止でき、省スペース性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、ＥＤＧＥ変調方式、ＵＭＴＳ変調方式及びＧＳＭ変調方式の場合について述べたが、本発明の効果はこれら特定の変調方式にのみ奏されるものではない。最大出力電力値の大小関係と変調方式による包絡線変動の有無の関係が上述したような関係を有している場合は、上述した実施形態の変調方式に限定されず、本発明を適用することができる。

また、各変調方式の周波数帯も本実施の形態で述べた帯域に限定されるものではなく、ＵＭＴＳ変調方式とＥＤＧＥ変調方式で高周波電力増幅器を共用することにより、同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。

本明細書は、２００５年４月２７日出願の特願２００５−１３０５３８に基づく。その内容は、全てここに含めておく。

本発明は、マルチモードの送信装置において電力効率を向上させる効果を有し、携帯電話機や携帯情報端末等の携帯端末装置や、無線基地局等の無線通信装置等に有用である。

本発明は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式のような複数方式の無線信号を送信可能な無線送信装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置に関する。

従来、携帯電話の通信方式として世界中でいくつかの異なる通信方式が存在しているが、昨今の携帯電話の世界レベルでの爆発的な普及を背景として、単一の通信方式ではなく複数の通信方式に対応する、いわゆるマルチモード端末への要求が急激に高まってきている。

マルチモード通信方式の一例として、ＵＭＴＳ変調方式とＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式の両方の通信を可能としたマルチモード通信方式がある。ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）方式は、第３世代（３Ｇ）の移動体通信システムのひとつであり、主としてヨーロッパや日本（Ｗ−ＣＤＭＡ）で採用されている通信方式である。また、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式は、ヨーロッパやアジアを中心に１００ヶ国以上で利用されており、ディジタル携帯電話の事実上の世界標準方式であり、周波数帯としては８５０ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯などを利用する。また、ＥＤＧＥ（Enhanced Data GSM Environment）変調方式は、ＧＳＭ方式の携帯電話網を使ったデータ伝送技術であり、ＧＰＲＳ（General Packet Radio Service）変調方式の後継技術に当たり、３Ｇのひとつとして扱われている。

上述のＵＭＴＳ変調方式とＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式の両方の変調方式で通信可能なマルチモード携帯端末は既に製品化されており、例えば非特許文献１に記載されている。

図１に、従来のＵＭＴＳ方式／ＧＳＭ−ＥＤＧＥ方式対応のマルチモード携帯電話機の送信系の構成例を示す。マルチモード携帯電話機１００は、ベースバンド信号処理回路１２０のベースバンドＧＳＭ信号形成回路１２０−１、ベースバンドＥＤＧＥ信号形成回路１２０−２、ベースバンドＵＭＴＳ信号形成回路１２０−３において、各方式に対応したディジタル変調処理やフレーム組立てを行うことにより、ベースバンドのＧＳＭ信号、ＥＤＧＥ信号、ＵＭＴＳ信号を形成し、これらを高周波信号処理回路１０１に送出する。

高周波信号処理回路１０１は、ベースバンドのＧＳＭ信号、ＥＤＧＥ信号、ＵＭＴＳ信号により高周波搬送信号を変調することにより、無線信号を形成する。具体的には、高周波信号処理回路１０１は、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４を有し、各回路１０１−１〜１０１−４の名前に対応したベースバンド信号を用いて異なる周波数の高周波搬送信号を変調するようになっている。この変調としては例えば直交変調が行われる。ここでベースバンド信号処理回路１２０から高周波信号処理回路１０１への１本の信号線はそれぞれＩ信号（同相信号）とＱ信号（直交信号）から構成されている。各回路１０１−１〜１０１−４で直交変調を行う場合には、Ｉ信号（同相信号）とＱ信号によってそれぞれ位相が互いに９０度異なる搬送波を変調後に加算する。なお、ＬＢは低周波帯を示し、ＵＢは高周波帯を示す。

無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号１５１、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号１５２、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号１５３、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号１５４は、それぞれ、対応する高周波電力増幅器１０２、１０３、１０４、１０５によって電力増幅される。

ここで各高周波電力増幅器１０２、１０３、１０４、１０５は入力される無線信号の変調方式や動作周波数に最適化した設計が個々になされている。つまり、高周波電力増幅器１０２はＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式低周波帯（ＬＢ）用、高周波電力増幅器１０３はＵＭＴＳ変調方式低周波帯（ＬＢ）用、高周波電力増幅器１０４はＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式高周波帯（ＵＢ）用、高周波電力増幅器１０５はＵＭＴＳ変調方式高周波帯（ＵＢ）用に最適設計されている。

無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２と高周波電力増幅器１０３との間、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４と高周波電力増幅器１０５との間には、バンドパスフィルタ１０６、１０７が設けられており、各バンドパスフィルタ１０６、１０７によってＵＭＴＳ変調方式の受信帯域のノイズをカットオフするようになっている。因みに、これと同様の目的のバンドパスフィルタはＧＳＭ変調方式では、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ信号形成回路１０１−１、１０１−３の回路形式によっては不要となる。

ＧＳＭ／ＥＤＧＥ変調方式用の高周波電力増幅器１０２、１０４の出力側には高周波のスプリアス成分を抑制するためにローパスフィルタ１０８、１１０が設けられている。ＧＳＭ／ＥＤＧＥ変調方式では、送信（Ｔｘ）と受信（Ｒｘ）はアンテナスイッチ１１２によって時間的に切り替えられる（ＴＤＤ方式）。

一方、ＵＭＴＳ変調方式では、送信と受信が同時に行われる符号多重（ＣＤＭＡ）方式であり、送信と受信は周波数によって分離される（ＦＤＤ方式）。このため、送受それぞれの帯域に対応した２つのバンドパスフィルタから構成されるデュプレクサ１０９、１１１がそれぞれ高周波電力増幅器１０３、１０５の後段に設けられている。デュプレクサ１０９、１１１はアンテナスイッチ１１２を介してアンテナ１１３と接続されている。

上述したように、ＥＤＧＥ変調方式を用いたデータ通信は携帯電話方式のＧＳＭ変調方式に付随したものであり、このため、ＥＤＧＥ変調方式ではＧＳＭ変調方式と同一の高周波電力増幅器１０２、１０４を共用している。
ノキア・ジャパン株式会社 2004年10月19日 プレスリリース

しかしながら、上記従来の無線送信装置においては、ＥＤＧＥ変調方式に対する電力効率の観点から以下に述べるような課題があった。

まず、第１に、ＧＳＭ変調方式は周波数（位相）変調方式であり、高周波変調波の包絡線が（同一の出力電力設定において）時間的に変化しない変調方式であるのに対して、ＥＤＧＥ変調方式はベクトル（ＩＱ）変調方式であり、高周波変調波の包絡線が（同一の出力電力設定においても）時間的に変化する変調方式である。このように包絡線が時々刻々と変化する高周波変調波を歪みなく増幅するためには高周波電力増幅器１０２、１０４を線形動作させる必要があり、そのためには高周波電力増幅器をいわゆるＡ級動作させる必要がある。Ａ級動作では増幅の線形性は優れているが、バイアス電流による電力を常時消費するため電力効率としては低いものになってしまう。

また、第２に、ＥＤＧＥ変調方式においてはその出力電力レベルの最大値（例えば８５０ＭＨｚ帯、パワークラス：Ｅ２では２７ｄＢｍ）がＧＳＭ変調方式での出力電力レベルの最大値（例えば８５０ＭＨｚ帯、パワークラス：４では３３ｄＢｍ）（３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）の標準規格参照）と比較して大幅に小さく、したがって高周波電力増幅器の設計は、高周波電力増幅器の飽和電力がＧＳＭ変調方式における最
大電力程度になるように設計されることになる。

図２に、高周波電力増幅器における出力電力と電力効率の特性の一例を示す。このように、電力効率は出力電力の増加と共に高くなり、飽和電力付近で最大効率を示す。

図２を用いてＥＤＧＥで電力効率が低くなる理由を説明する。ＧＳＭ方式においては、最大出力が大きいため高効率のポイント（Ｐｇ及びηｇ）で使用することになる（変調波が定包絡の信号であるため上記の図において１ポイントで使用）。一方、ＥＤＧＥ方式においては、最大出力がＧＳＭに比べて小さく、かつ、変調波の包絡線が変動するため、相対的に低効率のポイント（Ｐeu〜Ｐel及びηeu〜ηel）で使用することになり、このために電力効率が低下してしまう。

以上に述べた２つの理由により、従来の技術では、ＥＤＧＥ変調方式では電力効率は２０％台の低い値しか得られないという課題を有していた。

本発明の目的は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の信号を電力増幅して無線送信するマルチモード対応の無線送信装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置において、ＥＤＧＥ変調方式信号の送信時においても電力効率を向上させることである。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の信号を電力増幅して無線送信する無線送信装置であって、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の無線信号を形成する高周波信号処理回路と、ＧＳＭ変調方式の無線信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器と、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の無線信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号と最大出力電力や包絡線変動の有無に関して親和性のあるＵＭＴＳ変調方式の無線信号用の高周波電力増幅器を使用して電力増幅するので、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を高効率で電力増幅できるようになる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、第１の高周波電力増幅器を非線形領域で増幅動作させると共に、第２の高周波電力増幅器を線形領域で増幅動作させる構成を採る。

この構成によれば、包絡線が変動しないＧＳＭ変調方式の無線信号は高周波電力増幅器を非線形領域（飽和領域）で動作させる一方、包絡線が変動するＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の無線信号は高周波電力増幅器を線形領域で動作させるので、各変調方式に適した高効率の電力増幅を行うことができるようになる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、第２の高周波電力増幅器から出力するＥＤＧＥ変調方式の無線信号の出力電力レベルに応じて、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を電力増幅する高周波電力増幅器を、第２の高周波電力増幅器から第１の高周波電力増幅器に切り替える構成を採る。

この構成によれば、第２の高周波電力増幅器の最大出力電力レベルが、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号の最大出力電力レベルに合うように、第２の高周波電力増幅器が設計されている場合でも、第１の高周波電力増幅器を使ってＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できるようになる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号で出力端子を共用し、ＧＳＭ変調信号は別の出力端子から出力する構成を採る。

この構成によれば、高周波信号処理回路の外付けのスイッチが不要となるので、装置サイズを小さくすることができ、また低コスト化が可能となる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号で出力端子を共用し、ＵＭＴＳ変調信号は別の出力端子から出力する構成とされており、無線送信装置は、さらに、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号との共用出力端子から出力される信号を入力し、ＧＳＭ変調信号を第１の高周波電力増幅器側に出力すると共にＥＤＧＥ変調信号を第２の高周波電力増幅器側に出力する第１のスイッチと、共用出力端子とは別の出力端子から出力されるＵＭＴＳ変調信号、及び第１のスイッチから出力されるＥＤＧＥ変調信号を入力し、いずれか一方の変調信号を選択して第２の高周波電力増幅器に出力する第２のスイッチと、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号とＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対して高周波電力増幅器を共用することができ、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対する電力効率を向上させることができる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号で出力端子を共用し、ＵＭＴＳ変調信号は別の出力端子から出力する構成とされており、無線送信装置は、さらに、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号との共用出力端子から出力される信号を入力し、ＧＳＭ変調信号を第１の高周波電力増幅器側に出力すると共に、ＥＤＧＥ変調信号を第１の高周波電力増幅器側又は第２の高周波電力増幅器側に選択的に出力する第１のスイッチと、共用出力端子とは別の出力端子から出力されるＵＭＴＳ変調信号、及び第１のスイッチから出力されるＥＤＧＥ変調信号を入力し、いずれか一方の変調信号を選択して第２の高周波電力増幅器に出力する第２のスイッチと、を具備する構成を採る。

この構成によれば、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号とＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対して高周波電力増幅器を共用することができ、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号に対する電力効率を向上させることができる。加えて、第１のスイッチによって、ＥＤＧＥ変調信号を第１の高周波電力増幅器側又は第２の高周波電力増幅器側に選択的に出力するようにしたので、ＥＤＧＥ変調信号を第２の高周波電力増幅器により増幅することによる電力効率向上分と、ＥＤＧＥ変調信号を第２のスイッチを通過させることによる電力損失分とを加味して、ＥＤＧＥ変調信号を第１の高周波電力増幅器で増幅するか又は第２の高周波電力増幅器で増幅するかを選択できるようになるので、一段と消費電流を少なくすることができる。

本発明の無線送信装置の一つの態様は、第１と第２の高周波電力増幅器の後段に接続された出力切替用スイッチと、出力切替用スイッチの後段に接続されたデュプレクサと、出力切替用スイッチの後段に接続されたローパスフィルタと、を具備し、出力切替用スイッチは、第１及び第２の高周波電力増幅器の出力信号を入力し、当該出力信号の変調方式に応じて、当該出力信号をデュプレクサ又はローパスフィルタへ出力する構成を採る。

この構成によれば、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号とＵＭＴＳ変調方式の無線信号で高周波電力増幅器を共用した場合、これらの変調方式間で周波数帯が異なる場合でも高周波電
力増幅器の後段のデュプレクサ又はローパスフィルタを増やす必要がなくなり、装置サイズやコストの増大を防ぐことができる。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式のベースバンド信号から、当該各変調方式の信号についての振幅信号及び高周波位相変調信号を形成する高周波信号処理回路と、ＧＳＭ変調方式の信号の振幅信号に応じた電圧を電源電圧として、ＧＳＭ変調方式の信号の高周波位相変調信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器と、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の信号の振幅信号に応じた電圧を電源電圧として、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の信号の高周波位相変調信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器とを具備する構成を採る。

この構成によれば、ＵＭＴＳ変調方式及びＥＤＧＥ変調方式の信号の電力増幅も非線形の高周波電力増幅器を用いて行うことができるようになるので、上記無線送信装置よりも一段と電力効率を向上させることができるようになる。また、ＧＳＭ変調方式専用の高周波電力増幅器に対しては電源電圧を送信電力に応じた固定値とすることができ、ポーラ変調方式における振幅信号増幅器を狭帯域にできるという利点も有している。

本発明のポーラ変調送信装置の一つの態様は、第２の高周波電力増幅器から出力するＥＤＧＥ変調方式の高周波位相変調信号の出力電力レベルに応じて、ＥＤＧＥ変調方式の高周波位相変調信号を電力増幅する高周波電力増幅器を、第２の高周波電力増幅器から第１の高周波電力増幅器に切り替える構成を採る。

この構成によれば、第２の高周波電力増幅器の最大出力電力レベルが、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号の最大出力電力レベルに合うように、第２の高周波電力増幅器が設計されている場合でも、第１の高周波電力増幅器を使ってＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できるようになる。

本発明の無線通信装置の一つの態様は、上記いずれかの無線送信装置と、受信信号を復調する受信装置と、アンテナと、無線送信装置からアンテナへの送信信号の供給と、アンテナから受信装置への受信信号の供給とを切り替える送受切替部と、を具備する構成を採る。また本発明の無線通信装置の一つの態様は、上記ポーラ変調送信装置と、受信信号を復調する受信装置と、アンテナと、無線送信装置からアンテナへの送信信号の供給と、アンテナから受信装置への受信信号の供給とを切り替える送受切替部と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、送信装置の電力効率が高いため、搭載している電池電源の使用期間を延ばすことができると共に、送信装置の高周波電力増幅器を小型にできるため、無線通信装置のより一層の小型化を図ることができる。

このように本発明によれば、ＥＤＧＥ変調信号送信時においても電力効率が良好な無線送信装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図３に、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示す。なお、図３中で、図１と同一の機能を有するブロックには同一の符号を付しており、これらに対する説明は省略する。

無線送信装置２００は、ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の信号を無線送信するいわゆるマルチモード対応の無線送信装置である。

本実施の形態の無線送信装置２００の送信周波数範囲は、低周波帯（ＬＢ）ではＧＳＭ／ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳ変調方式いずれにおいても８２４−８４９ＭＨｚであるが、高周波帯（ＵＢ）ではＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式が１７１０−１７８５ＭＨｚ、ＵＭＴＳ変調方式が１８５０−１９１０ＭＨｚ（３ＧＰＰの標準規格参照）である。

無線送信装置２００は、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１から出力された無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号１５１のうち、無線ＧＳＭ（ＬＢ）信号を高周波電力増幅器１０２に、無線ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号を高周波電力増幅器１０３に振り分ける１入力２出力の切替スイッチ１１４を有する。

また無線送信装置２００は、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３から出力された無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号１５３のうち、無線ＧＳＭ（ＵＢ）信号を高周波電力増幅器１０４に、無線ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号を高周波電力増幅器１０５に振り分ける１入力２出力の切替スイッチ１１５を有する。

さらに無線送信装置２００は、切替スイッチ１１４により振り分けられた無線ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号と、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２により形成された無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号１５２とを入力とし、そのうちの一方を選択して高周波電力増幅器１０３に出力する切替スイッチ１１６と、切替スイッチ１１５により振り分けられた無線ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号と、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４により形成された無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号１５４とを入力とし、そのうちの一方を選択して高周波電力増幅器１０５に出力する切替スイッチ１１７とを有する。

さらに無線送信装置２００は、高周波電力増幅器１０４の出力信号１５７と、高周波電力増幅器１０５の出力信号１５８とを入力とし、これらの経路を切り換えてローパスフィルタ１１０とデュプレクサ１１１に出力するスイッチ１１９を有する。

本実施の形態の場合、高周波信号処理回路１０１中の無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１、無線ＵＭＴＳ（ＬＢ）信号形成回路１０１−２、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３、無線ＵＭＴＳ（ＵＢ）信号形成回路１０１−４は、それぞれ、直交変調方式によって無線信号を形成するようになっている。

図４に、各回路１０１−１〜１０１−４の構成を示す。各回路１０１−１〜１０１−４の構成は同様なので、ここでは代表して無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１について説明する。ＥＤＧＥ信号を送信する場合、無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）
信号形成回路１０１−１は、ベースバンドＥＤＧＥ信号形成回路１２０−２からのベースバンドＥＤＧＥ信号のＩ信号とＱ信号を入力し、これらに発振器２１１を用いて発生させた互いに９０°位相が異なる２つの搬送波２１２、２１３を乗算器２１４、２１５でそれぞれ乗算した後、これらを加算器２１６で加え合わせて、可変増幅器２１７で増幅することで無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号１５１を得る。無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）信号形成回路１０１−１は、ベースバンドＧＳＭ信号形成回路１２０−１からのベースバンドＧＳＭ信号に対しても同様の処理を行う。

なお、図３では、各回路１０１−１〜１０１−４を別々のブロックで示しているが、基本的に各回路１０１−１〜１０１−４は同様の直交変調器構成なので、異なる変調方式間においても例えば周波数帯毎等で適当に共用することが可能である。また、ＧＳＭ変調方式は、包絡線が一定の位相変調信号なので、ＰＬＬを用いた位相変調回路により構成してもよい。

次に、本実施の形態の無線送信装置２００の動作について説明する。まず、高周波帯（ＵＢ）側の動作について説明する。

無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号形成回路１０１−３から出力された無線ＧＳＭ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）信号１５３は、スイッチ１１５によって、ＧＳＭ信号出力時には高周波電力増幅器１０４に、ＥＤＧＥ信号出力時は高周波電力増幅器１０５に供給される。また、スイッチ１１７は、無線ＥＤＧＥ信号又は無線ＵＭＴＳ信号のうちいずれかを選択出力する。また、スイッチ１１９は、ＧＳＭ信号出力時は高周波電力増幅器１０４から出力される無線ＧＳＭ信号をローパスフィルタ１１０に出力し、ＥＤＧＥ信号出力時は高周波電力増幅器１０５から出力される無線ＥＤＧＥ信号をローパスフィルタ１１０に出力し、ＵＭＴＳ信号出力時は高周波電力増幅器１０５から出力される無線ＵＭＴＳ信号をデュプレクサ１１１に出力する。

このようにＥＤＧＥ信号出力時に、高周波電力増幅器１０５から出力される無線ＥＤＧＥ信号を高周波電力増幅器１０５側から高周波電力増幅器１０４側の経路に戻すのは、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式の周波数帯域が異なるからであり、これらを同じ周波数帯域で使用する場合にはこのように経路を戻すことは必ずしも必要でない。

図５に、以上に述べた各変調方式の信号を出力（送信）する際のスイッチ１１５、１１７、１１９の切替の状態をまとめて示す。

次に、低周波帯（ＬＢ）側の動作について説明する。低周波帯（ＬＢ）側では、上述の高周波帯（ＵＢ）側と比較して、切替スイッチ１１９に相当する切替スイッチが無いところが異なっており、それ以外の部分は上述した高周波帯（ＵＢ）側の構成と同じである。低周波帯（ＬＢ）側では、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式で周波数帯域が全く同じであるため、このような場合はＥＤＧＥ変調方式の送受切替スイッチとしてデュプレクサ１０９を使用することができ、このようにスイッチ１１９に相当する切替スイッチを不要とすることができる。

３ＧＰＰの標準規格によれば、各変調方式における出力電力は周波数帯により異なるが、例えば８５０ＭＨｚ帯におけるＥＤＧＥ変調方式（パワークラス：Ｅ２）、８５０ＭＨｚ帯におけるＧＳＭ変調方式（パワークラス：４）、全ての周波数帯でのＵＭＴＳ変調方式（パワークラス：３）における最大出力はそれぞれ２７ｄＢｍ、３３ｄＢｍ、２４ｄＢｍであり、ＥＤＧＥ変調方式の最大出力はＧＳＭ変調方式の最大出力よりもＵＭＴＳ変調方式の最大出力の方に近い。

さらに、ＥＤＧＥ変調方式の最大出力はＵＭＴＳ変調方式よりも大きいため、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式で同一の高周波電力増幅器１０３を使用することにより、ＥＤＧＥ信号出力時の方が高周波電力増幅器１０３の飽和出力により近い状態で使用することになり、図２を用いて上述した理由により電力効率を高くすることができる。

また、ＥＤＧＥ変調方式はＵＭＴＳ変調方式と同様に包絡線が時々刻々と変化する変調方式であるので、例えばＡ級増幅器のような線形増幅器を使用することが望ましい。

本実施の形態の無線送信装置２００においては、このような点に着目して、ＥＤＧＥ変調信号を、ＧＳＭ変調信号に合わせて最適設計された高周波電力増幅器１０２によって電力増幅するのではなく、ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号との間で線形の高周波電力増幅器１０３、１０５を共用するようにした。これにより、歪みが少なく、かつ、電力効率的にも最適設計された高周波電力増幅器を使用することができる。因みに、ＧＳＭ変調信号用の高周波電力増幅器１０２、１０４は飽和領域で動作するように設計されており、電力効率が非常に良い。

以上述べたように、本実施の形態によれば、ＧＳＭ変調方式の無線信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器１０２（１０４）と、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の無線信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器１０３（１０５）とを設け、ＥＤＧＥ変調方式の無線信号とＵＭＴＳ変調方式の無線信号を同一の高周波電力増幅器１０３（１０５）で電力増幅するようにしたことにより、ＥＤＧＥ変調方式信号の送信時においても電力効率を向上させることができる無線送信装置２００を実現できる。

実際上、本実施の形態の構成の無線送信装置２００においては、ＥＤＧＥ変調信号に対する高周波電力増幅器１０３、１０５の電力を４０％程度に高くすることが可能であり、高周波帯における後段のスイッチ１１４、１１６、１１５、１１７、１１９における電力損失を考慮しても従来の方式と比較して、ＥＤＧＥ変調信号出力時の電力効率を著しく高くすることができる大変有用なものである。

また、高周波電力増幅器１０２、１０４をＧＳＭ変調方式専用に用いることになるので、高周波電力増幅器１０２、１０４を非線形領域（飽和領域）でのみ使用することができる。これにより、特に線形領域での動作時に必要となる、電力増幅器の負荷変動の影響を抑制するアイソレータを削減できる。この結果、その分だけ、装置を小型化できると共にコストを削減できる。

なお、上述した実施の形態では、ＥＤＧＥ変調信号をスイッチ１１４、１１６（スイッチ１１５、１１７）を介して高周波電力増幅器１０３（１０５）に供給する場合について述べたが、ＥＤＧＥ変調信号の出力電力レベルに応じて、ＥＤＧＥ変調信号を増幅する高周波電力増幅器を切り替える構成とすることも好適である。これは、高周波電力増幅器１０３（１０５）の構成条件によっては、所望の出力電力レベルのＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できなくなってしまうためである。また、これは、出力電力レベルによっては、スイッチ１１６、１１７による電力損失がＥＤＧＥ変調信号を高周波電力増幅器１０３（１０５）によって増幅することによる電力効率の向上分よりも大きい場合があるためである。このような場合は、ＥＤＧＥ変調信号をスイッチ１１４（１１５）を介して高周波電力増幅器１０２（１０４）側に出力するようにすることが望ましい。

その理由について説明する。通常はＵＭＴＳの最大出力はＥＤＧＥの最大出力よりも小さいため、ＵＭＴＳの電力効率をＥＤＧＥの電力効率よりも重視する場合は、高周波電力増幅器１０３（１０５）の最大出力がＵＭＴＳの最大出力に合うように、高周波電力増幅器１０３（１０５）を設計するようになる。この場合、ＵＭＴＳの最大出力以上のＥＤＧ
Ｅ信号出力に対しては、高周波電力増幅器１０３（１０５）では所望の出力電力レベルのＥＤＧＥ変調方式の無線信号を得ることができないので、高周波電力増幅器１０２（１０４）を使用する。これにより、高周波電力増幅器１０３（１０５）の最大出力電力レベルが、ＵＭＴＳ変調方式の無線信号の最大出力電力レベルに合うように、高周波電力増幅器１０３（１０５）が設計されている場合でも、高周波電力増幅器１０２（１０４）を使ってＥＤＧＥ変調方式の無線信号を形成できるようになる。

（実施の形態２）
図３との対応部分に同一符号を付して示す図６に、実施の形態２に係るポーラ変調送信装置の構成を示す。

本実施の形態のポーラ変調送信装置３００が、実施の形態１の無線送信装置２００と異なる点は以下の２点である。

１点目は、実施の形態１では高周波信号処理回路１０１で直交変調を行ったのに対して、本実施の形態では高周波信号処理回路３１０がポーラ変調方式に基づく信号処理を行う点である。

２点目は、本実施の形態における送信周波数範囲は、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ及びＵＭＴＳ変調方式いずれにおいても、低周波帯（ＬＢ）が８２４−８４９ＭＨｚ、高周波帯（ＵＢ）が１８５０−１９１０ＭＨｚ（３ＧＰＰの標準規格参照）である点である。

ポーラ変調方式は、ベースバンドのＩ信号とＱ信号よりベースバンドの振幅信号と位相信号を抽出し、位相信号に基づいて搬送波を変調して得た高周波位相変調信号に振幅成分を乗算することによって振幅変調を加える方式であり、高周波電力増幅器を飽和モードで動作させることができるため、高電力効率でかつ線形性に優れた変調が可能な変調方式である。本実施の形態では、高周波位相変調信号と振幅成分との乗算は、高周波電力増幅器１０２、１０３、１０４、１０５で行われる。

高周波信号処理回路３１０は、複数の処理ユニット３１０−１〜３１０−４を有する。各処理ユニット３１０−１〜３１０−４の構成を、図７に示す。各処理ユニット３１０−１〜３１０−４の構成は同様なので、ここでは代表して処理ユニット３１０−２について説明する。

処理ユニット３１０−２は、振幅位相分離部２１と、位相変調部２２と、可変利得増幅器２３とを有する。ＥＤＧＥ信号を送信する場合、振幅位相分離部２１は、ベースバンドＥＤＧＥ信号形成回路１２０−２からのベースバンドＥＤＧＥ信号のＩ信号とＱ信号を入力し、このＩ信号とＱ信号とからその振幅成分である振幅信号１６２と位相成分である位相信号２０４を形成する。位相変調部２２は、搬送波周波数信号を位相信号２０４で変調することにより、高周波位相変調信号１５２を形成する。位相変調部２２は可変制御発信器（ＶＣＯ）、位相比較器、低域通過フィルタから成るＰＬＬ回路等によって構成されている。

ＧＳＭ変調方式は、周波数（位相）変調方式であるので高周波変調信号の包絡線のレベルすなわち振幅信号（ＧＳＭ（ＬＢ）_ＰＣ、ＧＳＭ（ＵＢ）_ＰＣ）１６１、１６３の大きさは一定値であるが、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式では包絡線のレベルすなわち振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）_ＡＭ、ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）_ＡＭ）１６２、１６４の大きさは時々刻々変化する。

ＥＤＧＥ変調信号及びＵＭＴＳ変調信号については、この振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧ
Ｅ（ＬＢ）_ＡＭ、ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）_ＡＭ）１６２、１６４が高周波信号処理回路３１０の出力端子から出力される。本実施の形態では、周波数帯毎にＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号で振幅信号の出力端子を共用しており、図６及び図７中の振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＬＢ）_ＡＭ）１６２、振幅信号（ＵＭＴＳ／ＥＤＧＥ（ＵＢ）_ＡＭ）１６４がそれぞれ同一の端子から出力される。

高周波信号処理回路３１０から出力された振幅信号１６２、１６４は、振幅信号増幅器１２１、１２２によって送信電力制御信号に応じて増幅された後、高周波電力増幅器１０３、１０５の電源端子に入力される。これにより、高周波電力増幅器１０３、１０５にて、高周波位相変調信号１５２、１５４とベースバンドの振幅信号１６２、１６４との乗算が行われる。

また、ＧＳＭ変調信号については、高周波信号処理回路３１０から一定値の振幅信号（ＧＳＭ（ＬＢ）_ＰＣ、ＧＳＭ（ＵＢ）_ＰＣ）１６１、１６３が出力され、この一定値の振幅信号１６１、１６３がＤＣ（直流）増幅器１２３、１２４によって送信電力制御信号に応じて増幅された後、高周波電力増幅器１０２、１０４の電源端子に入力される。これにより、高周波電力増幅器１０２、１０４にて、高周波位相変調信号１５１、１５３と振幅信号１６１、１６３との乗算が行われる。

なお、上述した送信電力制御（具体的にはベースバンド振幅信号１６１〜１６４と送信電力制御信号との乗算）はベースバンド信号処理回路１２０からの制御信号に基づいて、高周波信号処理回路３１０で行ってもよい。

本実施の形態におけるポーラ変調方式の高周波信号処理回路３１０においては、ＧＳＭ変調信号の出力端子をＥＤＧＥ変調信号及びＵＭＴＳ変調信号の出力端子と分離したことにより、増幅器１２３、１２４を直流増幅器とすることができる。これにより、増幅器１２３、１２４を狭帯域なものにすることができるために設計が容易になる、というポーラ変調特有の効果をもたらすことになる。

また高周波位相変調信号１５１、１５２、１５３、１５４は、高周波信号処理回路３１０の出力端から周波数及び変調方式毎（ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号は出力端子を共用）に出力される。

ポーラ変調方式においては、受信帯域のノイズが、上述した位相変調部２２の低域通過フィルタ等で帯域制限されるため、バンドパスフィルタ１０６、１０７を削除する構成としてもよい。また、本実施の形態では、送信周波数範囲が低周波帯（ＬＢ）及び高周波帯（ＵＢ）共に同じであるため、実施の形態１で用いたような切替スイッチ１１９は不要となる。

次に、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００の動作について、数式を用いて詳細に説明する。

ベースバンド信号を複素表示でＳｉ（ｔ）とすると、ベースバンド信号Ｓｉ（ｔ）は、次式で表される。
Ｓｉ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］ ………（１）
但し、ａ（ｔ）は振幅データ、ｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］は位相データをそれぞれ示す。

振幅位相分離部２１によりＳｉ（ｔ）から振幅データａ（ｔ）と位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］が抽出される。ここで、振幅データａ（ｔ）はベースバンド振幅信号１６２（１６１、１６３、１６４）に、位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］はベースバンド位相信号
１５２（１５１、１５３、１５４）に、それぞれ対応する。

振幅データａ（ｔ）は、ＥＤＧＥ変調信号及びＵＭＴＳ変調信号に関して、振幅信号増幅器１２１、１２２で増幅されて高周波電力増幅器１０３、１０５に与えられる。これにより、高周波電力増幅器１０３、１０５の電源電圧値が振幅データａ（ｔ）に基づいて設定される。一方、ＧＳＭ変調信号に関しては、高周波変調信号の包絡線のレベルすなわち振幅信号の大きさが一定なので、高周波電力増幅器１０２、１０４の電源端子はそれぞれの送信電力に応じた固定電圧値で駆動される。

位相変調部２２は、搬送波角周波数ωｃを位相データｅｘｐ［ｊφ（ｔ）］で変調した高周波位相変調信号１５２（１５１、１５３、１５４）を生成する。そして、この高周波位相変調信号１５１〜１５４が高周波電力増幅器１０２〜１０５に入力される。ここで、高周波位相変調信号１５１〜１５４を信号Ｓｃとすると、高周波位相変調信号Ｓｃは、次式で表される。
Ｓｃ＝ｅｘｐ［ωct＋φ（ｔ）］ ………（２）

そして、高周波電力増幅器１０２〜１０５によって、高周波電力増幅器１０２〜１０５の電源電圧値ａ（ｔ）と高周波位相変調信号１５１〜１５４とを掛け合わせた送信出力信号が高周波電力増幅器１０２〜１０５から出力される。

ここで、送信出力信号をＲＦ信号Ｓrfとすると、Ｓrfは次式で表すことができる。
Ｓrf＝ａ（ｔ）Ｓｃ＝ａ（ｔ）ｅｘｐ［ωct＋φ（ｔ）］ ………（３）

以上のように、ポーラ変調送信装置３００においては、高周波電力増幅器１０２〜１０５に入力される信号は、振幅方向の変動成分を持たない高周波位相変調信号１５１〜１５４であるため定包絡線信号となる。したがって、高周波電力増幅器１０２〜１０５として効率の良い非線形増幅器を使用できるので、電力効率を向上させることができる。

実施の形態１の無線送信装置２００と本実施の形態のポーラ変調送信装置３００を電力効率の点で比較すると、ＧＳＭ変調信号を電力増幅する高周波電力増幅器１０２、１０４については無線送信装置２００でも飽和領域で動作させるので本実施の形態と同程度の電力効率を得ることができる。一方、ＵＭＴＳ変調信号及びＥＤＧＥ変調信号を電力増幅する高周波電力増幅器１０３、１０５については、無線送信装置２００では線形動作させていたのに対して、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００では飽和動作（非線形動作）させているので、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００の方が電力効率が良い。したがって、本実施の形態のポーラ変調送信装置３００は、実施の形態１の無線送信装置２００よりも一段と電力効率を向上させることができる。

また、本実施の形態では、高周波信号処理回路３１０の高周波変調信号出力端子は、ＥＤＧＥ変調信号とＵＭＴＳ変調信号で出力端子を共用し、ＧＳＭ変調信号は別の出力端子から出力しているので、図３の切替スイッチ１１４〜１１７を設ける必要がない。この結果、装置構成を簡単化でき、低コストの装置を実現できる。

なお、ＧＳＭ変調信号については、図７に示したようにベースバンドのＩ信号とＱ信号から振幅位相分離部２１を経由して位相信号を抽出するのではなく、ベースバンドＧＳＭ信号形成回路１２０−１から直接位相信号を受け取って振幅位相分離部２１を介さずにそのまま位相変調部２２に入力して位相変調を加える構成も考えられる。この場合、図７中の振幅信号１６１、１６３は一定値となるが、この場合においても上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、図６では、各回路３１０−１〜３１０−４を別々のブロックで示しているが、基本的に各回路３１０−１〜３１０−４は同様のポーラ変調器構成なので、異なる変調方式間においても例えば周波数帯毎等で適当に共用することが可能である。

（他の実施の形態）
なお、実施の形態１の無線送信装置２００や、実施の形態２のポーラ変調送信装置３００を無線通信装置に適用することも可能である。図８に、無線送信装置２００やポーラ変調送信装置３００を搭載した無線通信装置３０の概略構成を示す。無線通信装置３０は、無線送信装置２００やポーラ変調送信装置３００を搭載した送信装置３１と、受信装置３２とを有し、これらは送受切替部３３を介してアンテナ３４と接続されている。ここで、無線通信装置３０は、例えば携帯電話機や、通信機能を備えた携帯情報端末等の携帯無線端末装置や、無線基地局等である。

無線通信装置３０は、送信時には、送信装置３１によって電力増幅した送信出力信号を生成し、これを送受切替部３３を介してアンテナ３４から放射する。一方、受信時には、アンテナ３４で受信した受信信号を送受切替部３３を介して受信装置３２に入力し、受信装置３２によって受信信号を復調する。

このように、実施の形態１の無線送信装置２００又は実施の形態２のポーラ変調送信装置３００を搭載した無線通信装置３０によれば、ＥＤＧＥ変調方式とＵＭＴＳ変調方式で高周波電力増幅器を共用することにより、ＥＤＧＥ変調方式における電力効率を向上させることができるようになる。この結果、携帯無線端末装置等においては電池の消耗を防止でき、その分、送信装置や通信装置の使用時間を延ばすことができる。また、高周波電力増幅器は電力効率が向上された分、小型化でき、また、発熱量も低減できるため、これを搭載する無線通信装置の小型化を図ることができる。

また、本発明の無線送信装置又はポーラ変調送信装置を、大電力の送信装置を複数設置する無線システムの基地局装置に適用すれば、高周波電力増幅器の高出力電力時の電力効率が向上するため、高周波電力増幅器を小型にできると共に発熱量を低減できる。この結果、設備の大型化を防止でき、省スペース性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、ＥＤＧＥ変調方式、ＵＭＴＳ変調方式及びＧＳＭ変調方式の場合について述べたが、本発明の効果はこれら特定の変調方式にのみ奏されるものではない。最大出力電力値の大小関係と変調方式による包絡線変動の有無の関係が上述したような関係を有している場合は、上述した実施形態の変調方式に限定されず、本発明を適用することができる。

また、各変調方式の周波数帯も本実施の形態で述べた帯域に限定されるものではなく、ＵＭＴＳ変調方式とＥＤＧＥ変調方式で高周波電力増幅器を共用することにより、同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。

本明細書は、２００５年４月２７日出願の特願２００５−１３０５３８に基づく。その内容は、全てここに含めておく。

本発明は、マルチモードの送信装置において電力効率を向上させる効果を有し、携帯電
話機や携帯情報端末等の携帯端末装置や、無線基地局等の無線通信装置等に有用である。

従来のＵＭＴＳ変調方式とＧＳＭ−ＥＤＧＥ変調方式の両方の変調方式で送信可能な無線送信装置の構成例を示すブロック図 高周波電力増幅器の出力電力と電力効率の関係を示す図 本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 高周波信号処理回路の構成を示すブロック図 実施の形態１の無線送信装置に設けられたスイッチの動作状態を示す図 実施の形態２に係るポーラ変調送信装置の構成を示すブロック図 高周波信号処理回路の構成を示すブロック図 無線通信装置の概略構成を示すブロック図

Claims (11)

1. ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の信号を電力増幅して無線送信する無線送信装置であって、
   ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式の無線信号を形成する高周波信号処理回路と、
   前記ＧＳＭ変調方式の無線信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器と、
   前記ＵＭＴＳ変調方式及び前記ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器と、
   を具備する無線送信装置。
2. 前記第１の高周波電力増幅器を非線形領域で増幅動作させると共に、前記第２の高周波電力増幅器を線形領域で増幅動作させる
   請求項１に記載の無線送信装置。
3. 前記第２の高周波電力増幅器から出力する前記ＥＤＧＥ変調方式の無線信号の出力電力レベルに応じて、前記ＥＤＧＥ変調方式の無線信号を電力増幅する高周波電力増幅器を、前記第２の高周波電力増幅器から前記第１の高周波電力増幅器に切り替える
   請求項１に記載の無線送信装置。
4. 前記高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号で出力端子を共用し、ＵＭＴＳ変調信号は別の出力端子から出力する
   請求項１に記載の無線送信装置。
5. 前記高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号で出力端子を共用し、ＵＭＴＳ変調信号は別の出力端子から出力する構成とされており、
   前記無線送信装置は、さらに、
   ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号との前記共用出力端子から出力される信号を入力し、ＧＳＭ変調信号を前記第１の高周波電力増幅器側に出力すると共にＥＤＧＥ変調信号を第２の高周波電力増幅器側に出力する第１のスイッチと、
   前記共用出力端子とは別の出力端子から出力されるＵＭＴＳ変調信号、及び前記第１のスイッチから出力されるＥＤＧＥ変調信号を入力し、いずれか一方の変調信号を選択して前記第２の高周波電力増幅器に出力する第２のスイッチと、
   を具備する請求項１に記載の無線送信装置。
6. 前記高周波信号処理回路の高周波変調信号出力端子は、ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号で出力端子を共用し、ＵＭＴＳ変調信号は別の出力端子から出力する構成とされており、
   前記無線送信装置は、さらに、
   ＧＳＭ変調信号とＥＤＧＥ変調信号との前記共用出力端子から出力される信号を入力し、ＧＳＭ変調信号を前記第１の高周波電力増幅器側に出力すると共に、ＥＤＧＥ変調信号を前記第１の高周波電力増幅器側又は前記第２の高周波電力増幅器側に選択的に出力する第１のスイッチと、
   前記共用出力端子とは別の出力端子から出力されるＵＭＴＳ変調信号、及び前記第１のスイッチから出力されるＥＤＧＥ変調信号を入力し、いずれか一方の変調信号を選択して前記第２の高周波電力増幅器に出力する第２のスイッチと、
   を具備する請求項３に記載の無線送信装置。
7. 前記第１と第２の高周波電力増幅器の後段に接続された出力切替用スイッチと、
   前記出力切替用スイッチの後段に接続されたデュプレクサと、
   前記出力切替用スイッチの後段に接続されたローパスフィルタと、
   を具備し、
   前記出力切替用スイッチは、前記第１及び第２の高周波電力増幅器の出力信号を入力し、当該出力信号の変調方式に応じて、当該出力信号を前記デュプレクサ又は前記ローパスフィルタへ出力する
   請求項１に記載の無線送信装置。
8. ＧＳＭ変調方式、ＥＤＧＥ変調方式及びＵＭＴＳ変調方式のベースバンド信号から、当該各変調方式の信号についての振幅信号及び高周波位相変調信号を形成する高周波信号処理回路と、
   前記ＧＳＭ変調方式の信号の振幅信号に応じた電圧を電源電圧として、前記ＧＳＭ変調方式の信号の高周波位相変調信号を電力増幅する第１の高周波電力増幅器と、
   前記ＵＭＴＳ変調方式及び前記ＥＤＧＥ変調方式の信号の振幅信号に応じた電圧を電源電圧として、前記ＵＭＴＳ変調方式及び前記ＥＤＧＥ変調方式の信号の高周波位相変調信号を電力増幅する第２の高周波電力増幅器と、
   を具備するポーラ変調送信装置。
9. 前記第２の高周波電力増幅器から出力する前記ＥＤＧＥ変調方式の高周波位相変調信号の出力電力レベルに応じて、前記ＥＤＧＥ変調方式の高周波位相変調信号を電力増幅する高周波電力増幅器を、前記第２の高周波電力増幅器から前記第１の高周波電力増幅器に切り替える
   請求項８に記載のポーラ変調送信装置。
10. 請求項１に記載の無線送信装置と、
    受信信号を復調する受信装置と、
    アンテナと、
    前記無線送信装置から前記アンテナへの送信信号の供給と、前記アンテナから前記受信装置への受信信号の供給とを切り替える送受切替部と、
    を具備する無線通信装置。
11. 請求項８に記載のポーラ変調送信装置と、
    受信信号を復調する受信装置と、
    アンテナと、
    前記無線送信装置から前記アンテナへの送信信号の供給と、前記アンテナから前記受信装置への受信信号の供給とを切り替える送受切替部と、
    を具備する無線通信装置。

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