(57)【要約】【課題】低パワー送信時、線形動作する電力増幅器の消費電力の削減を可能とする装置、方法を提供する。          【解決手段】送信信号を電力増幅し線形領域で動作する電力増幅器２を備え、予め定められた所定のレベル以下のパワーで送信時に、電力増幅器２のバイアス電圧を、前記所定のレベルよりも大のパワーで送信する場合よりも、低い値に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を電力増幅し線形領域で動作する電力増幅器と、
予め定められた所定のレベル以下のパワーで送信時に、前記電力増幅器のバイアス電圧を、前記所定のレベルよりも大のパワーで送信する場合よりも、低い値に設定する制御手段を備えた、ことを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
線形変調方式で変調を行う、無線通信装置。
【請求項３】
基地局から無線送信されたパワー制御情報を受信器で受信して解析し、前記電力増幅器のバイアス電圧、及び、前記電力増幅器の前段にある利得可変増幅器の利得を可変制御する制御部を備えた、請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記所定レベルは１０ｄＢｍから１８ｄＢｍの間に設定される、請求項２又は３記載の無線通信装置。
【請求項５】
ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｉｎｉｃａｔｉｏｎｓ）通信方式を用いる、請求項２乃至４のいずれか１項記載の無線通信装置。
【請求項６】
予め定められた所定のレベル以下のパワーで送信時に、線形動作する電力増幅器のバイアス電圧を、前記所定のレベル以下のパワー以上で送信する場合よりも、低い値に設定する、ことを特徴とする無線送信方法。
【請求項７】
線形変調方式で変調を行う、請求項６記載の無線通信方法。
【請求項８】
通信相手局から送信されたパワー制御情報を受信して解析し、前記電力増幅器のバイアス電圧、及び、前記電力増幅器の前段にある利得可変増幅器の利得を可変制御する、請求項６又は７記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記所定レベルは１０ｄＢｍから１８ｄＢｍの間に設定される、請求項７又は８記載の無線通信方法。
【請求項１０】
ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｅｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｉｎｉｃａｔｉｏｎｓ）通信方式を用いる、請求項６乃至９のいずれか１項記載の無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話端末（セルラ端末）等の無線通信装置（端末）においては、機器の高機能化や高速化に伴って、音声通話のみならず、高速データ通信もよく使われている。
【０００３】
ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  ｃｏｍｍｉｎｉｃａｔｉｏｎｓ）通信方式では、一般的な送信器のアーキテクチャとして回路構成と制御が簡易であることから、ダイレクトコンバージョン方式がＲＦＩＣ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：無線周波数集積回路、単に「トランシーバ」ともいう）の設計に多用されている。
【０００４】
ＧＳＭ通信方式に使われるＧＭＳＫ（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｍｉｎｉｍｕｍ  ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調は定包絡線変調方式であるため、電力増幅器（パワーアンプ）は飽和動作させることが可能である。電力増幅器を飽和動作させることにより、電力増幅器の消費電流を低減することができる。電力増幅器および送信器の効率を高めることにより、電池の持ち時間も長くなる。
【０００５】
しかしながら、ＧＭＳＫ変調方式を利用したＧＳＭのパケットデータ通信は、最大スループット１７１．２ｋｂｐｓであり、高速データ通信のニーズを満たしていない。
【０００６】
ＧＳＭ通信方式において、デジタル変調方式として８位相偏移変調（８ＰＳＫ：Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）などの線形変調方式が使用されるに至っている。８位相偏移変調（８ＰＳＫ）を使用することによって、転送速度は、最大スループット４７３．６ｋｂｐｓに達しており、高速データ通信に適している。
【０００７】
なお、電力増幅器のバイアス電圧制御に関して、特許文献１には、送信信号の送信電力増幅利得を可変制御する利得可変回路（ＡＧＣ)と、送信信号を電力増幅する電力増幅器と、送信電力制御を行うためのフィードバックループを形成する第１の制御系と、低出力時に電力増幅器のバイアス電圧を制御することにより低消費電力化を図るための第２の制御系として、電力増幅器にバイアス電圧を与えるバイアス電圧生成部と、利得変動補償部を備えた構成が開示されている。特許文献２には、更新前後の送信電力制御情報に対応するバイアス制御信号の変化量を求め、その変化量が閾値未満の場合バイアス生成部を選択し、送信電力情報に対応したバイアス制御信号をバイアス生成部に入力するとともに、利得制御信号を可変利得増幅器に入力し、変化量が閾値以上の場合、バイアス制御信号と直流電源の直流電圧とからバイアス電圧の変化量を算出し、変化量を用いて利得補正値を算出し利得制御信号に加算し直流電源を選択して電力増幅器に入力しバイアス制御信号をバイアス生成部に入力するとともに利得制御信号を可変利得増幅器に入力する。特許文献３には、可変減衰器は送信電力を制御するための送信信号のレベルを可変する。線形電力増幅器は線形領域又は準線形領域で増幅し、バイアス制御回路は、可変減衰器の減衰量を制御する減衰量制御回路からの減衰量に応じて線形増幅器のバイアス電圧を制御することで、高精度、広いダイナミックレンジ、低歪、消費電力の低減を図る装置の構成が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２０１０８９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１７３７号公報
【特許文献３】特開平６−２５２７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以下に本発明による関連技術の分析を与える。
【００１０】
８位相偏移変調（８ＰＳＫ）をＧＳＭ通信方式に使用する場合、次のような課題がある。高速通信に適する８位相偏移変調（８ＰＳＫ）は、位相情報と振幅情報を含んでいる。８位相偏移変調（８ＰＳＫ）はＧＭＳＫの定包絡線変調方式と異なり、振幅が約１７ｄＢ程変化する。振幅の変動によって、増幅器の振幅転送機能の非線形性により、隣接チャネル漏洩電力の成分であるスペクトラム・リグロースが発生し、転送信号に歪が生じる。
【００１１】
このため、８位相偏移変調（８ＰＳＫ）ダイレクトコンバージョンを利用した送信器では、飽和動作する電力増幅器を用いることはできず、電力増幅器の線形領域で動作させることが必要となる。
【００１２】
線形動作する電力増幅器は飽和動作する電力増幅器よりも消費電流が大きく、送信器の効率も低くなり、電池の持ち時間は短くなる。
【００１３】
また、ＧＳＭ通信方式では、移動端末は、いつも最大パワーで送信するわけではなく、基地局の電波強度情報（電界強度）によって、携帯送信器が必要な送信パワーだけを送信する。ＧＳＭ通信方式では、移動端末と基地局の距離によって、移動端末の送信パワーが基地局によって制御されている。移動端末が基地局に近づき距離が小さくなれば、移動端末は基地局からの信号強度情報により、最適な送信パワーまで下げる。８位相偏移変調（８ＰＳＫ）で動作する時、このようなパワーコントロールを行っている。
【００１４】
８位相偏移変調（８ＰＳＫ）の動作で、低パワー送信時、線形動作する電力増幅器の消費電流の削減は、８位相偏移変調（８ＰＳＫ）等線形変調方式の送信器にとって、１つの課題となる。
【００１５】
本発明の目的は、低パワー送信時、線形動作する電力増幅器の消費電力の削減を可能とする装置、方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願で開示される発明は前記課題を解決するため、概略以下の構成とされる。
【００１７】
本発明においては、予め定められた所定のレベル以下のパワーで送信時に、線形動作する電力増幅器のバイアス電圧を、前記所定のレベルよりも大のパワーで送信する場合よりも、低い値に設定する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、８位相偏移変調（８ＰＳＫ）方式等線形変調方式の送信器の低パワー送信時、線形動作する電力増幅器の消費電力を削減でき、送信器の電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明においては、無線通信装置において、８位相偏移変調（８ＰＳＫ）で送信時、基地局から要求された送信電力が所定レベルより小さくなった場合に、線形動作の電力増幅器のバイアス電圧を下げることにより、電力増幅器の消費電流を抑えて電力増幅器の低出力時の消費電流の低減を実現する。
【００２０】
本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の一実施例の構成を示す図である。図１には、ダイレクトコンバージョン方式の送信器の構成が示されている。
【００２１】
本実施例の送信器は、トランシーバ（ＲＦＩＣ）１の送信部と、線形動作する電力増幅器（パワーアンプ）２を備えている。電力増幅器２のバイアス電圧を高く／低く設定することによって、電力増幅器２のゲインは高く／低く設定される。電力増幅器２で電力増幅された送信信号はアンテナ１１から無線送信される。トランシーバ（ＲＦＩＣ）１の送信部は、８位相偏移変調（８ＰＳＫ）方式を使用したダイレクトコンバージョンアーキテクチャである。ベースバンドアナログ信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）はローパスフィルタ６、７を介して乗算器（ミキサ）１０−１、１０−２にそれぞれ入力される。乗算器（ミキサ）１０−１、１０−２は、局部発振器８からの発振出力と、該発振出力を移相器９で９０度シフトした信号とそれぞれ入力し、Ｉ、Ｑ信号と乗算（アップコンバート）する。乗算器（ミキサ）１０−１、１０−２の出力は加算（合成）され、利得可変増幅器３に入力される。利得可変増幅器３で増幅（電圧増幅）された出力は電力増幅器２で電力増幅されアンテナ１１に供給される。なお、同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）はそれぞれ差動で乗算器１０−１、１０−２に入力され、利得可変増幅器３は、乗算器１０−１、１０−２の出力の加算結果を差動で入力する構成としてもよい。
【００２２】
トランシーバ（ＲＦＩＣ）１は、不図示の受信部で受信した、基地局からのパワー制御情報を解析し、制御コマンドをパワー制御部４とバイアス制御部５に供給する。基地局からの信号を図示されないデコード処理（ソフトウェア又はハードウェア処理）でデコードし、送信器に対して要求送信レベルに応じた、制御コマンドをパワー制御部４とバイアス制御部５に供給する。
【００２３】
パワー制御部４は、パワー制御コマンドによって利得可変、増幅器３の出力パワーを制御する。バイアス制御部５は、バイアス制御コマンドによって、電力増幅器２のバイアス電圧を制御する。基地局は、必要な送信出力パワーを移動端末と基地局の距離によって判断し、その情報を移動端末に送信する。
【００２４】
移動端末は、基地局から送信出力パワーの情報を受信し、要求された送信パワーが予め定められたレベル（閾値）よりも低い場合には、移動端末のバイアス制御部５を介して線形動作する電力増幅器２のバイアス電圧を下げる。移動端末の低出力パワー時、線形動作する電力増幅器２の消費電流を抑えることができ、送信器の効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。この送信器は、ある値の送信パワーレベルＡを基準としている。
【００２５】
ケース１：  ＲＦＩＣ１は基地局から送られたパワー制御情報によって、基準である送信パワーレベルＡ以上に達する送信パワーを要求された場合、電力増幅器２のバイアス電圧を高く設定する。電力増幅器２のバイアス電圧を高く設定することによって、電力増幅器のゲインは高く設定される。基地局から送られたパワー制御情報に基づく制御コマンドを受けるパワー制御部４は、基地局から要求された送信パワーに達するように、利得可変増幅器３の出力パワーを制御する。
【００２６】
ケース２：  ＲＦＩＣ１は基地局から送られたパワー制御情報によって、基準である送信パワーレベルＡに達しない送信パワーを要求された場合には、電力増幅器２のバイアス電圧を制御コマンドによって低いレベルに設定する。電力増幅器２のバイアス電圧を低く設定することによって、電力増幅器２のゲインも低く設定される。基地局から送られたパワー制御情報に基づく制御コマンドを受けるパワー制御部４は、基地局から要求された送信パワーに達するように、増幅器３の出力パワーを制御する。基準である送信パワーレベルＡは１０ｄＢｍから１８ｄＢｍの間に設定される。ケース２では、電力増幅器の消費電流をケース１より４０％削減する。
【００２７】
ケース２では、基地局から低い出力電力を要求された場合は、電力増幅器２を線形動作させるために、電力増幅器２のバイアス電圧を低く設定することで、低パワー出力時の電力増幅器の消費電流が抑えられ、送信器の電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。
【００２８】
次に本発明の実施例を説明する。図２は、本実施例の動作を説明する流れ図である。基地局から送られた位置、信号強度などの情報を受信し（ステップＳ１）、ソフトウエア又はハードウエアによってデコードし（ステップＳ２）、その制御コマンドをパワー制御部４とバイアス制御部５に送信する。送信器は、基準送信パワーレベルＡを基準としている。
【００２９】
基地局から送られた位置、信号強度などの情報を、ソフトウエア又はハードウエアによってデコードし、送信器に要求される送信パワーが基準レベルＡに達しているか否か判定し、送信器に要求される送信パワーが基準レベルＡを超えている場合には（ステップＳ３の要求送信パワー＞Ａ分岐）、電力増幅器２のバイアス電圧を高く設定する（ステップＳ５）。電力増幅器２のバイアス電圧を高く設定することによって、電力増幅器２のゲインは高く設定される。基地局から送られたパワー制御情報に応じてパワー制御部４によって、要求された送信パワーに達するように増幅器３の出力パワーを制御する。
【００３０】
送信器に要求される送信パワーが基準レベルＡより小さい場合には（ステップＳ３の要求送信パワー≦Ａ分岐）、電力増幅器のバイアス電圧を低く設定する（ステップＳ４）。
【００３１】
電力増幅器２のバイアス電圧を低く設定することによって、電力増幅器２のゲインは低く設定される。また基地局から送られたパワー制御情報に応じて、パワー制御部４によって、要求された送信パワーに達するように、増幅器３の出力パワーを制御する。電力増幅器２のバイアス電圧を低く設定することによって、送信器の低パワー出力時の電力増幅器２の消費電流はケース１の設定よりも抑えられ、電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。
【００３２】
本実施例によれば、８ＰＳＫなどの線形変調方式を利用するＧＳＭ送信器において、低出力送信時に、線形動作する電力増幅器のバイアス電圧を低く設定することによって、電力増幅器の消費電流が抑えられ、送信器の電力効率を向上し、電池の持ち時間を延ばすことができる。本発明は、無線通信機器、携帯電話、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、３２ＱＡＭ線形変調方式送信装置に適用される。
【００３３】
なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＲＦＩＣ
２  電力増幅器（パワーアンプ）
３  増幅器（利得可変アンプ）
４  パワー制御部
５  バイアス制御部
６、７  低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
８  局部発振器
９  移相器
１０  ミキサ装置
１０−１、１０−２  ミキサ
１１  アンテナ
【図１】
2010130207.tif 000003
【図２】
2010130207.tif 000004