JPWO2013137291A1

JPWO2013137291A1 - 無線装置および無線送信方法

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Publication number: JPWO2013137291A1
Application number: JP2014504951A
Authority: JP
Inventors: 裕二井口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2015-08-03
Also published as: WO2013137291A1

Abstract

無線信号を送信する無線装置において、前記無線信号を構成する第１の周波数帯に対応した信号を増幅する第１のアンプ部と、前記無線信号を構成する第２の周波数帯に対応した信号を増幅する第２のアンプ部と、前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように、前記第１のアンプ部を制御する周波数帯制御部と、を備える無線装置を提供する。

Description

発明は、無線通信を行う無線装置および無線送信方法に関する。

次世代技術の要素技術の１つであるキャリア・アグリゲーション（Carrier Aggregation）が注目されている。通信事業者は、この技術を用いて複数の周波数帯を組み合わせ、より広い仮想的な帯域幅を用いて通信速度を向上させようとしている（例えば、日本国特開２０１０−２６３２５６号公報を参照）。

しかし、キャリア・アグリゲーションを実現する際に、複数の周波数に対してそれぞれ信号を増幅するアンプを設けると消費電力が増加する場合がある。特に、バッテリーによって駆動する携帯端末の場合には、電力がすぐに消費されてしまうため、使用時間が短くなってしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、キャリア・アグリゲーションを実現する際に、消費電力の増加を抑える無線装置および無線送信方法を提供することを一の目的とする。

本発明の一実施形態は、無線信号を送信する無線装置において、前記無線信号を構成する第１の周波数帯に対応した信号を増幅する第１のアンプ部と、前記無線信号を構成する第２の周波数帯に対応した信号を増幅する第２のアンプ部と、前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように、前記第１のアンプ部を制御する周波数帯制御部と、を備える無線装置を提供する。

本発明の他の実施形態は、無線信号を送信する無線装置であって、前記無線信号を構成する第１の周波数帯に対応した信号を増幅する第１のアンプ部と、前記無線信号を構成する第２の周波数帯に対応した信号を増幅する第２のアンプ部と、を備えた無線装置の無線送信方法において、前記第１のアンプ部は、前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように制御する無線送信方法を提供する。

本発明の無線装置および無線送信方法は、キャリア・アグリゲーションを実現する際に、消費電力の増加を抑えることができる。

複数の異なる周波数帯の無線信号を送信する無線装置のブロック図である。キャリア・アグリゲーションを実現する無線装置のブロック図である。第１の実施形態に係る無線装置のブロック図である。シングルバンドおよびキャリア・アグリゲーションで送信する場合における周波数帯とパワーアンプ部との関係を表した図である。シングルバンドにおけるパワーアンプ部と周波数帯の関係を示した図である。キャリア・アグリゲーションにおけるパワーアンプ部と周波数帯の関係を示した図である。第２の実施形態に係る無線装置のブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。まず、１つのアンテナで複数の異なる周波数帯の無線信号を送信する場合の無線装置について図１を参照して説明する。

無線装置１００はベースバンド部１０、デジタルアナログ変換部（ＤＡＣ部）１１１，１１２、低域通過フィルタ部（ＬＰＦ部）１２１，１２２、搬送波発生部（ＬＯ部）１３１、変調部（ＩＱＭＯＤ部）１４１、パワーアンプ部（ＰＡ部）２（２−１〜２−ｎ）、デュプレクサ部（ＤＵＰ）３（３−１〜３−ｎ）、スイッチ部（ＳＷ部）４、アンテナ５、アンプ部（ＡＭＰ部）６（６−１〜６−ｎ）、復調部（ＩＱＤＥＭ部）１５、ＬＯ部１６、低域通過フィルタ部（ＬＰＦ部）１７１、１７２、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ部）１８１、１８２を備える。

ベースバンド部１０は、入力された送信信号（Ｔｘｄａｔａ）を、所定の変調方式のＩｃｈとＱｃｈのベースバンド信号に変換する。ＤＡＣ部１１１、１１２はそれぞれＩｃｈとＱｃｈに対応し、ベースバンド信号をディジタルアナログ変換する。ＬＰＦ部１２１、１２２は、それぞれ、ＤＡＣ部１１１、１１２によって変換されたベースバンド信号のイメージ成分を除去する。

ＬＯ部１３１は、搬送波信号を発生する。ＬＯ部１３１は、送信する予定の周波数帯に設定した搬送波信号を発生する。例えば、周波数帯Ａの信号を送信する場合には、搬送波信号を周波数帯Ａに設定する。周波数帯Ｂで送信中する際には、搬送波信号を周波数帯Ｂに設定する。

ＩＱＭＯＤ１４１は、Ｉｃｈ、Ｑｃｈの信号に基づいて搬送波信号を変調する。

ＰＡ部２−１〜２−ｎは、送信する搬送波信号の周波数帯に最適化されており、それぞれ決められた周波数帯の搬送波信号を増幅する。例えば、ＰＡ部２−１は周波数帯Ａの搬送波信号を増幅し、ＰＡ部２−２は周波数帯Ｂの搬送波信号を増幅する。

無線装置１００は、それぞれの周波数帯に最適に設定されたＰＡ部２−１〜２−ｎを使用することで、複数の異なる周波数帯の無線信号を送信する場合において効率の高い送信処理を実現している。

ＤＵＰ部３−１〜３−ｎは、ＰＡ部２にて増幅された搬送波信号から、決められた周波数帯以外の不要波を抑圧する。ＤＵＰ部３から出力された搬送波信号は、これから送信する際の周波数帯に応じて切り替わるＳＷ部４を通過してアンテナ５から無線信号として放射される。

一方、アンテナ５から入力された受信信号は、周波数帯に応じて設定されたＳＷ部４を通過し所定の周波数帯のＤＵＰ部３により帯域制限された後に、ＡＭＰ部６−１〜６−ｎで増幅される。

ＩＱＤＥＭ部１５は、ＬＯ部１６からの搬送波信号とＡＭＰ部６からの受信信号とをミキシングすることにより、ＩｃｈとＱｃｈのベースバンド信号に分離する。ＩｃｈとＱｃｈの信号は、それぞれ対応したＬＰＦ部１７１、１７２、ＡＤＣ部１８１、１８２を通過したのち、ベースバンド部１０にて復号される。

図２は２つの周波数帯を組み合わせてキャリア・アグリゲーションを行う無線装置２００を示す。なお、受信側の構成は省略している。無線装置２００は図１の無線装置１００の場合に加えて、２つのブランチを備える。無線装置２００は２つのＰＡ部２（例えば、ＰＡ部２−１、２−２）が同時に増幅した搬送波信号をマルチキャリアとして送信することにより、キャリア・アグリゲーションを実現する。図２に示すように、無線装置２００は２つのＰＡ部２の出力を合成するために、ＨＹＢ部６１（ハイブリッド回路）を更に備える。

無線装置２００は２つのＰＡ部２の出力を合成するために、ＨＹＢ部６を図１の無線装置に挿入しているが、ＨＹＢ部６の挿入損失を補う為に、挿入損失分だけＰＡ部２の出力レベルを上げる必要がある。また、周波数帯毎に対応するＰＡ部２を用意していたが、キャリア・アグリゲーションを実現させる場合には、複数のアンプを同時に動作させる必要があるため、消費電力が増加する。この場合、バッテリーによって駆動する携帯端末の場合には、電力がすぐに消費されるため、使用可能時間が短くなる場合がある。

次に、キャリア・アグリゲーションを実現した場合の消費電力増加を抑える無線装置の実施形態について説明する。図３は、第１の実施形態に係る無線装置１０００のブロック図である。受信側の構成は省略している。本実施形態に係る無線装置１０００は、キャリア・アグリゲーションを実現するため、図２の無線装置２００と同様に２つの周波数帯の無線信号を処理する第１ブランチ、第２ブランチを有している。

無線装置１０００は、ベースバンド部１０、ディジタルアナログ変換部（ＤＡＣ部）１１１，１１２、１１３，１１４、低域通過フィルタ部（ＬＰＦ部）１２１、１２２、１２３、１２４、搬送波発生部（ＬＯ部）１３１、１３２、変調部（ＩＱＭＯＤ）１４１、１４２、パワーアンプ部７（７−１〜７−ｎ）、周波数帯制御部８、スイッチ部（ＳＷ部）４、４３、４４、ハイブリッド部(ＨＹＢ部)６０、デュプレクサ部（ＤＵＰ部）３（３−１〜３−ｎ）、アンテナ５を備える。

ベースバンド部１０は、２つの周波数帯の無線信号に対応して入力された送信信号を、所定の変調方式のＩｃｈとＱｃｈのベースバンド信号に変換する。ベースバンド部１０は、第１の周波数帯に対応したＩｃｈとＱｃｈに対応したベースバンド信号をそれぞれのＤＡＣ部１１１、１１２に出力する。ベースバンド部１０は、第２の周波数帯に対応したＩｃｈとＱｃｈに対応したベースバンド信号をそれぞれのＤＡＣ部１１３、１１４に出力する。

ＤＡＣ部１１１、１１２、１１３、１１４は、それぞれのベースバンド信号をディジタルアナログ変換する。

ＬＰＦ部１２１、１２２、１２３、１２４のそれぞれは、ＤＡＣ部１１１、１１２、１１３、１１４それぞれによって変換されたベースバンド信号のイメージ成分をそれぞれ除去する。

ＬＯ部１３１、１３２は、それぞれの周波数帯に対応した搬送波信号を発生する。ＬＯ部１３１、１３２は、送信する予定の周波数帯に設定した搬送波信号を発生する。例えば、周波数帯Ａの信号を送信する場合には、搬送波信号を周波数帯Ａに設定する。周波数帯Ｂで送信する際には、搬送波信号を周波数帯Ｂに設定する。

ＩＱＭＯＤ１４１、１４２は、それぞれのＩｃｈ、Ｑｃｈの信号に基づいてＬＯ部１３１、１３２それぞれの搬送波信号を変調する。

周波数帯制御部８は、各ＰＡ部７に対し各周波数帯に対応した信号を増幅するように制御する。図４は、シングルバンドおよびキャリア・アグリゲーションで送信する場合における周波数帯とパワーアンプ部との関係を表した図である。周波数帯制御部８は、この表に従って指定の周波数帯をＰＡ部７に設定する。

周波数帯制御部８は、キャリア・アグリゲーションの要求があった場合、シングルバンドからキャリア・アグリゲーションに切り替えてもよいし、シングルバンドの要求があった場合、キャリア・アグリゲーションからシングルバンドに切り替えてもよい。キャリア・アグリゲーションは固定されて運用されてもよいし、動的にキャリア・アグリゲーションとシングルバンドとの間を切り替えてもよい。例えば、基地局から所望の周波数帯でキャリア・アグリゲーションが指示されたとき、周波数帯制御部８は、キャリア・アグリゲーションに切り替える。

ＰＡ部７−１〜７−ｎは、送信する搬送波信号の周波数帯に対応しており、ＰＡ部７は、それぞれ決められた周波数帯の搬送波信号を増幅する。例えば、周波数帯Ａの場合は、ＰＡ部７−１で搬送波信号を増幅し、周波数帯Ｂの場合は、ＰＡ部７−２で搬送波信号を増幅する。

図５は、シングルバンドにおけるパワーアンプ部と周波数帯の関係を示した図である。例えば、周波数帯Ａに対応した搬送波信号Ｓ１は、ＰＡ部７−１で増幅される。

無線装置１０００は、それぞれの周波数帯に最適に設定された各ＰＡ部７を使用することで、複数の異なる周波数帯の無線信号を送信する場合において効率の高い送信処理を実現可能としているが、複数の周波数帯のキャリア・アグリゲーションが設定された場合、各ＰＡ部７は、指定された複数の周波数帯の搬送波信号が最適になるよう設定されて増幅する。

図６は、キャリア・アグリゲーションにおけるパワーアンプ部と周波数帯の関係を示した図である。周波数帯Ａおよび周波数帯ＢがＰＡ部７−１に指定された場合、周波数帯Ａに対応した搬送波信号Ｓ１および周波数帯Ｂに対応した搬送波信号Ｓ２は、ＰＡ部７−１で増幅される。この際、例えば、周波数帯制御部８の指定で、ＰＡ部７−１が、周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂをカバーするように、ＰＡ部７−１の前後のマッチング定数等の切換えおよびバイアスを変更する。

ＳＷ部４３には、ＩＱＭＯＤ１４１の出力が入力され、ＳＷ部４３は、ＨＹＢ部６０またはＳＷ部４４に出力を切り替える。ＳＷ部４４には、ＳＷ部４３またはＨＹＢ部６０の出力が入力され、それぞれの出力を切り替え、ＰＡ部７に出力する。

ＨＹＢ部６０は、ＳＷ部４３およびＩＱＭＯＤ１４２の出力を合成する。例えば、キャリア・アグリゲーションとして周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂが使用されている場合には、ＨＹＢ部６０は、周波数帯Ａの搬送波信号および周波数帯Ｂの搬送波信号を合成する。

ＤＵＰ部３−１〜３−ｎは、ＰＡ部７にて増幅された搬送波信号から、決められた周波数帯以外の不要波を抑圧する。ＳＷ部４には、各ＤＵＰ部３の出力が入力され、これから送信する際の周波数帯に応じてそれぞれのＤＵＰ部３出力を切り替え、無線信号がアンテナ５から放射される。

以降、第１の実施形態に係る無線装置１０００の動作について説明する。

例えば、ＬＯ部１３１に周波数帯Ａが設定され、ＬＯ部１３２に周波数帯Ｂが設定されており、ＬＯ部１３１、１３２は、それぞれの周波数帯に対応した搬送波信号を発生する。

次に、シングルバンドで周波数帯Ａの送信の場合の動作を説明する。

ＩＱＭＯＤ１４１は、ＬＯ部１３１の周波数帯Ａの搬送波信号を変調する。ＳＷ部４３は、ＳＷ部４４に出力を切り替えている。また、ＳＷ部４４は、ＳＷ部４３の入力を受け付けるよう切り替えている。変調された搬送波信号は、ＳＷ部４３およびＳＷ部４４を通過してＰＡ部７に出力される。このとき、第２ブランチ側からは信号は出力されない。

周波数帯Ａの場合、ＰＡ部７−１およびＤＵＰ部３−１は周波数帯Ａに対応して最適に設定されており、ＳＷ部４は、ＤＵＰ部３−１の入力を受け付けるよう切り替えている。このとき、搬送波信号がＰＡ部７−１にて増幅され、ＤＵＰ部３−１にて、増幅された搬送波信号から不要波が抑圧され、無線信号がアンテナ５から放射される。

次に、周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂのキャリア・アグリゲーションが設定された場合の送信動作を説明する。

ＩＱＭＯＤ１４１は、ＬＯ部１３１の周波数帯Ａの搬送波信号を変調する。ＩＱＭＯＤ１４２は、ＬＯ部１３２の周波数帯Ｂの搬送波信号を変調する。

ＳＷ部４３は、ＨＹＢ部６０に出力を切り替えており、ＳＷ部４４は、ＨＹＢ部６０の入力を受け付けるよう切り替えている。周波数帯Ａの搬送波信号および周波数帯Ｂの搬送波信号は、ＨＹＢ部６０で合成され、合成された搬送波信号は、ＳＷ部４４を通過してＰＡ部７に出力される。

このとき、周波数帯制御部８は、ＰＡ部７−１に対して周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂをカバーするように最適に設定する。例えば、基地局から周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂでキャリア・アグリゲーションが指示されたとき、周波数帯制御部８は、ＰＡ部７−１に対して周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂをカバーするように最適に設定する。また、周波数帯制御部８は、ＤＵＰ部３−１に対して、周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂに適応的に対応して最適に設定する。また、別態様として、ＤＵＰ部３−１は予め、周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂに対応して最適に設定されていてもよい。

ＳＷ部４は、ＤＵＰ部３−１の入力を受け付けるよう切り替えている。このとき、合成された搬送波信号がＰＡ部７−１にて増幅され、ＤＵＰ部３−１にて、増幅された搬送波信号から不要波が抑圧され、無線信号がアンテナ５から放射される。

以上説明したように、第１の実施形態に係る無線装置は、キャリア・アグリゲーションを実現する際に、１つのパワーアンプで搬送波信号を処理するため、周波数帯に対応した複数のパワーアンプを駆動する必要が無いため、消費電力の増加を抑えることができる。

図７は、第２の実施形態に係る無線装置２０００のブロック図である。なお、第２の実施形態に係る無線装置では、上述した第１の実施形態に係る無線装置を構成する部位と同様の部位には、同じ符号を付し、それぞれの説明を省略する。

キャリア・アグリゲーションで複数のキャリアを送信する場合、パワーアンプ部の周波数特性が各周波数帯でバラツキがあることがある。無線装置２０００は、各周波数帯で利得の補正を行う。このため、無線装置２０００は、周波数帯制御部８に代えて周波数帯制御部８０を有し、更にゲイン制御アンプ（ＧＣＡ：補正部）９１，９２を備える。

ＧＣＡ部９１、９２は、入力された信号のゲイン調整を行う。

周波数帯制御部８０は、シングルバンドの場合、ゲイン調整を行うようにＧＣＡ部９１、９２を制御する。周波数帯制御部８０は、搬送波信号がアンテナ出力点において、規定レベルになるための利得補正表に従って、ゲイン調整を行う。

周波数帯制御部８０は、キャリア・アグリゲーションの場合、第１ブランチと第２ブランチの双方から信号が出力される為、第１ブランチに関しては、ＧＣＡ部９１、第２ブランチに関しては、ＧＣＡ部９２にて出力レベルのゲイン調整を行う。また、この時に必要になる補正量に関しても、利得補正表に記憶しておく。

利得補正表は、出荷前の段階でメモリーに予め記憶させておく方法と、送信出力レベルを常に監視して、常時フィードバックをかけて利得補正表を更新する方法等が考えられる。

以上説明したように、第２の実施形態に係る無線装置２０００は、パワーアンプ部の周波数特性が各周波数帯でバラツキがある場合、適切に各周波数帯で利得の補正を行うことができる。

本出願は、２０１２年３月１５日出願の日本特許出願・出願番号２０１２―０５９０５８に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

無線信号を送信する無線装置において、
前記無線信号を構成する第１の周波数帯に対応した信号を増幅する第１のアンプ部と、
前記無線信号を構成する第２の周波数帯に対応した信号を増幅する第２のアンプ部と、
前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように、前記第１のアンプ部を制御する周波数帯制御部と、
を備える無線装置。
前記周波数帯制御部は、基地局からキャリア・アグリゲーションが指示されたとき、前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように前記第１のアンプ部を制御する請求項１の無線装置。
前記周波数帯制御部は、基地局から第１の周波数帯に対応した信号によるシングルバンドが指示されたとき、前記第１の周波数帯に対応した信号を増幅するように第１のアンプ部を制御する請求項１の無線装置。
前記周波数帯制御部は、前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように制御した前記第１のアンプ部に対し、前記第１の周波数帯に対応した信号を増幅するように制御する請求項１の無線装置。
前記周波数帯制御部は、前記第１の周波数帯に対応した信号を増幅するように制御した前記第１のアンプ部に対し、前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように制御する請求項１の無線装置。
前記周波数帯制御部は、
前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対応した信号とが合成された信号を増幅するように前記第１のアンプ部を制御する場合、前記第１の周波数帯と前記第２の周波数帯をカバーするように前記第１のアンプ部を第１の設定とし、
前記第１の周波数帯に対応した信号を増幅するように前記第１のアンプ部を制御する場合、前記第１の周波数帯をカバーするように前記第１のアンプ部を第１の設定とは異なる第２の設定とする、請求項１の無線装置。
前記第１の周波数帯に対応した信号を出力する第１の信号出力部と、
前記第２の周波数帯に対応した信号を出力する第２の信号出力部と、
前記第１の信号出力部から出力された第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の信号出力部から出力された第２の周波数帯に対応した信号が合成された信号を前記第１のアンプ部に出力する第１状態と、前記第１の信号出力部から出力された第１の周波数帯に対応した信号のみを第１のアンプ部に出力する第２状態とに切り替えるスイッチ部と、
を更に備える請求項１の無線装置。
前記第１の周波数帯に対応した信号および前記第２の周波数帯に対応した信号の利得を補正する補正部を更に備えた請求項１の無線装置。
それぞれの前記周波数帯に対応した信号を増幅するそれぞれのアンプ部の対応関係を予め有し、前記周波数帯制御部は、前記対応関係に従って前記アンプ部を制御する、請求項１の無線装置。
無線信号を送信する無線装置であって、
前記無線信号を構成する第１の周波数帯に対応した信号を増幅する第１のアンプ部と、
前記無線信号を構成する第２の周波数帯に対応した信号を増幅する第２のアンプ部と、
を備えた無線装置の無線送信方法において、
前記第１のアンプ部は、前記第１の周波数帯に対応した信号と前記第２の周波数帯に対
応した信号とが合成された信号を増幅するように制御する無線送信方法。