(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムの信号送信システムにおいて、
それぞれ情報信号を使用して割り当て周波数（ＦＡ）に対応してシングルＦＡ信号を生成する一つ以上のシングルＦＡ入力信号生成ブロック（ＳＧＢ）と、
あらかじめ定められた周波数帯域及びゲインによって増幅特性を調整し、前記一つ以上のＳＧＢから出力された信号を前記調整された増幅特性によって増幅するマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）と、
前記信号送信システムにおいて用いられるＦＡの種別に対応した前記ＭＭＰＡの動作モードを決め、前記決められた動作モードに対応してあらかじめ定められた周波数帯域及びゲインによって前記ＭＭＰＡの増幅特性を調整するように制御するＭＭＰＡモード制御器（ＭＭＣ）と、
を備え、
前記動作モードは、前記信号送信システムがシングルＦＡを用いるモードであるシングルＦＡモードと、前記信号送信システムがマルチＦＡを用いるモードであるマルチＦＡモードのうちどちらか一方であることを特徴とする信号送信システム。
【請求項２】
前記信号送信システムは、前記ＭＭＰＡにおいて増幅された信号を無線周波数前処理してアンテナを使用して送信するフロントエンドブロック（ＦＥＢ）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の前記信号送信システム。
【請求項３】
通信システムの信号送信システムにおいて、
Ｎ個の割り当て周波数（ＦＡ）のそれぞれを介して送信すべきシングルＦＡ信号をコンバインすることにより、マルチＦＡ信号を生成するマルチＦＡ入力信号生成ブロック（ＭＧＢ）と、
前記マルチＦＡ信号の電力をＮ等分し、前記電力の等分されたＮ個の信号のそれぞれをあらかじめ定められた周波数帯域およびゲインによる増幅特性によって増幅し、前記増幅されたＮ個の信号の電力をコンバインするマルチＦＡ電力増幅器ブロック（ＭＰＢ）と、
用いられるＦＡの種別に対応して前記ＭＰＢに含まれるＮ個のＭＭＰＡの動作モードを決定し、決定された動作モードに対応したあらかじめ定められた周波数帯域およびゲインによる増幅特性によってＮ個のＭＭＰＡを制御するマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）モード制御器（ＭＭＣ）と、
を備えることを特徴とする前記信号送信システム。
【請求項４】
前記信号送信システムは、記ＭＰＢにおいて電力コンバインされた信号を無線周波数前処理してアンテナを使用して送信するフロントエンドブロック（ＦＥＢ）をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の前記信号送信システム。
【請求項５】
前記ＭＧＢは、それぞれが情報信号を該当ＦＡに見合うようにシングルＦＡ信号として生成するＮ個のシングルＦＡ入力信号生成ブロック（ＳＧＢ）と、
前記ＭＭＣの制御の下で前記Ｎ個のＳＧＢのそれぞれから出力されるシングルＦＡ信号をＦＡコンバイン、マルチＦＡ信号として生成するＦＡコンバイナーブロック（ＦＣＢ）と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の前記信号送信システム。
【請求項６】
前記ＭＰＢは、前記マルチＦＡ信号の電力をＮ等分する電力分配ブロック（ＰＤＢ）と、
あらかじめ定められた周波数帯域およびゲインによる増幅特性によって前記電力の等分されたＮ個の信号のそれぞれを増幅する前記Ｎ個のＭＭＰＡと、
前記増幅されたＮ個の信号の電力をコンバインする電力コンバイナーブロック（ＰＣＢ）と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の前記信号送信システム。
【請求項７】
前記動作モードは、前記信号送信システムがシングルＦＡを用いるモードであるシングルＦＡモードと、前記信号送信システムがマルチＦＡを用いるモードであるマルチＦＡモードのうちどちらか一方であることを特徴とする請求項３に記載の前記信号送信システム。
【請求項８】
前記ＭＰＢは、前記マルチＦＡ信号の電力をＮ等分し、Ｎ等分された信号をスイッチングオンあるいはスイッチングオフするスイッチング可能電力分配器（ＳＰＤ）と、
あらかじめ定められた周波数帯域およびゲインによる増幅特性によって前記ＳＰＤにおいてスイッチングオンされる信号のそれぞれを増幅する前記Ｎ個のＭＭＰＡと、
前記増幅された信号の電力をスイッチングオンあるいはスイッチングオフし、前記増幅されスイッチングオンされた信号の電力をコンバインするスイッチング可能電力結合器（ＳＰＣ）と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の前記信号送信システム。
【請求項９】
前記Ｎ個のＭＭＰＡのそれぞれは、前記ＭＭＰＡの正常動作の有無を示す情報を含むスイッチ制御信号（ＳＣＳ）を生成して前記ＳＰＤ及びＳＰＣに出力することを特徴とする請求項８に記載の前記信号送信システム。
【請求項１０】
前記ＳＰＤは、前記Ｎ個のＭＭＰＡのそれぞれから出力されるＳＣＳに対応して前記Ｎ個の等分された信号をスイッチングオンあるいはスイッチングオフすることを特徴とする請求項９に記載の前記信号送信システム。
【請求項１１】
前記ＳＰＣは、前記Ｎ個のＭＭＰＡのそれぞれから出力されるＳＣＳに対応して前記増幅された信号をスイッチングオンあるいはスイッチングオフして前記増幅されスイッチングオンした信号の電力をコンバインすることを特徴とする請求項９に記載の前記信号送信システム。
【請求項１２】
通信システムの信号送信システムにおいて信号を送信する方法において、
情報信号を使用して該当割り当て周波数（ＦＡ）に対応して一つ以上のシングルＦＡ信号を生成するステップと、
前記信号送信システムにおいて用いられるＦＡの種別に対応してマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）の動作モードを決め、前記決められた動作モードに対応してあらかじめ定められた周波数帯域及びゲインによって前記ＭＭＰＡの増幅特性を調整するように制御するステップと、
前記一つ以上のシングルＦＡ信号を前記調整された増幅特性に対応して増幅するステップと、
を含み、
前記動作モードは、前記信号送信システムがシングルＦＡを用いるモードであるシングルＦＡモードと、前記信号送信システムがマルチＦＡを用いるモードであるマルチＦＡモードのうちどちらか一方であることを特徴とする信号送信方法。
【請求項１３】
前記増幅された信号を無線周波数前処理して送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の前記信号送信方法。
【請求項１４】
通信システムの信号送信システムにおいて信号を送信する方法において、
Ｎ個の割り当て周波数（ＦＡ）のそれぞれを介して送信すべきシングルＦＡ信号をコンバインしてマルチＦＡ信号を生成するステップと、
前記信号送信システムにおいて用いられるＦＡの種別に対応してＮ個のマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）の動作モードを決め、前記決められた動作モードに対応してあらかじめ定められた周波数帯域およびゲインによって前記Ｎ個のＭＭＰＡの増幅特性を調整するように制御するステップと、
前記マルチＦＡ信号の電力をＮ等分し、前記電力の等分されたＮ個の信号のそれぞれを前記調整された増幅特性に対応して増幅し、前記増幅されたＮ個の信号の電力をコンバインするステップと、を含むことを特徴とする前記信号送信方法。
【請求項１５】
前記電力コンバインされた信号を無線周波数前処理して送信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の前記信号送信方法。
【請求項１６】
前記マルチＦＡ信号を生成するステップは、
前記Ｎ個のＦＡのそれぞれを介して送信すべき情報信号を該当ＦＡに見合うようにシングルＦＡ信号として生成するステップと、
前記Ｎ個のシングルＦＡ信号をＦＡコンバインしてマルチＦＡ信号として生成するステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の前記信号送信方法。
【請求項１７】
前記動作モードは、前記信号送信システムがシングルＦＡを用いるモードであるシングルＦＡモードと、前記信号送信システムがマルチＦＡを用いるモードであるマルチＦＡモードのうちどちらか一方であることを特徴とする請求項１４に記載の前記信号送信方法。
【請求項１８】
前記Ｎ個の分割された信号を増幅するステップは、
前記Ｎ個の分割された信号をスイッチングオンあるいはスイッチングオフするステップと、
前記調整された増幅特性に対応してスイッチングオンした信号を増幅するステップと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の信号を送信する方法。
【請求項１９】
前記増幅されたＮ個の信号の電力をコンバインするステップは、
前記増幅された信号の電力をスイッチングオンあるいはスイッチングオフし、前記増幅されスイッチングオンされた信号の電力をコンバインするステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の信号を送信する方法。
【請求項２０】
前記Ｎ個の分割された信号をスイッチングオンあるいはスイッチングオフするステップは、
それぞれのＭＭＰＡが正常に動作しているか否かを示す情報を含むスイッチ制御信号に対応して前記Ｎ個の分割された信号をスイッチングオンあるいはスイッチングオフするステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の信号を送信する方法。
【請求項２１】
前記増幅されスイッチングオンされた信号の電力をコンバインするステップは、
それぞれのＭＭＰＡが正常に動作しているか否かを示す情報を含むスイッチ制御信号に対応して前記増幅されスイッチングオンされた信号の電力をスイッチングオンあるいはスイッチングオフするステップと、
前記増幅されスイッチングオンされた信号の電力をコンバインするステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の信号を送信する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信システムの信号送信システム及び方法に係り、詳しくは、通信システムにおいて、マルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ：Multi-Mode Power Amplifier、以下、「ＭＭＰＡ」と称する。）を用いて信号を送信するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代通信システムにおいては、高速で且つ様々なサービス品質（Quality of Service：以下、「ＱｏＳ」と称する。）を有するサービスをユーザに提供するための研究が盛んに行われている。特に、現在、次世代通信システムにおいては、無線近距離通信ネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network、以下、「ＬＡＮ」と称する。）システム及び無線都市地域ネットワーク（ＭＡＮ：Metropolitan Area Network、以下、「ＭＡＮ」と称する）システムなどの広帯域無線接続（ＢＷＡ：Broadband Wireless Access、以下、「ＢＷＡ」と称する）通信システムに移動性とＱｏＳを保証する形で高速サービスを支援するようにする研究が活発に行われている。このため、上記４Ｇ移動通信システムにおいては、上記移動性とＱｏＳを保証する高速サービスを用いるために、マルチキャリアを用いるように発展し続けている。
【０００３】
一方、通常の通信システムの信号送信システムについて説明すると、下記の通りである。
【０００４】
まず、通常の通信システムにおける信号送信システムは、シングルキャリアの使用のためのシングルキャリア電力増幅器（ＳＣＰＡ：Single Carrier Power Amplifier、以下、「ＳＣＰＡ」と称する。）を用いる信号送信システムと、マルチキャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ：Multi Carrier Power Amplifier、以下、「ＭＣＰＡ」と称する。）を用いる信号送信システムと、に分けられる。また、上記ＳＣＰＡを用いる信号送信システム及びＭＣＰＡを用いる信号送信システムは、両方とも、シングル割り当て周波数（ＦＡ：Frequency Allotment、以下、「ＦＡ」と称する。）を用いるか、あるいは、マルチＦＡを用いることが可能である。以下、図１に基づき、シングルＦＡ及びＳＣＰＡを用いる通信システムの信号送信システムの構造について説明する。
【０００５】
上記図１は、通常の通信システムにおいてシングルＦＡ及びＳＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図である。
【０００６】
上記図１を参照すると、まず、上記信号送信システムは、シングルＦＡ入力信号生成ブロック（ＳＧＢ：Single-FA input signal Generation Block、以下、「ＳＧＢ」と称する。）１１１と、ＳＣＰＡ１１３と、フロントエンドブロック（ＦＥＢ：Font End Block、以下、「ＦＥＢ」と称する。）１１５と、アンテナ（ＡＮＴ）１１７と、を備える。
【０００７】
まず、上記信号送信システムにおいて、送信したい情報信号が入力されると、上記情報信号は、上記ＳＧＢ１１１に送られる。上記ＳＧＢ１１１は、上記情報信号を上記信号送信システムにおいて用いられるシングルＦＡ、すなわち、ｆ１に見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＳＣＰＡ１１３に出力する。上記ＳＣＰＡ１１３は、上記ＳＧＢ１１１から出力された信号を入力されて予め設定されているゲインに見合うように増幅した後、上記ＦＥＢ１１５に出力する。上記ＦＥＢ１１５は、上記ＳＣＰＡ１１３から出力された信号を入力されて無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency、以下、「ＲＦ」と称する。）前処理を行った後、上記アンテナ１１７を介して送信する。
【０００８】
上記図１において述べたように、上記通信システムの信号送信システムにおいて、シングルＦＡを用いていて、多数のＦＡ、すなわち、マルチＦＡを用いることが可能であるが、これを図２に基づいて説明する。
【０００９】
上記図２は、通常の通信システムにおいて、マルチＦＡ及びＳＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図である。
【００１０】
上記図２を説明するに先立ち、上記信号送信システムは、Ｎ個のＦＡ、すなわち、ｆ１ないしｆＮのＮ個のＦＡを用いることを想定する。上記図２を参照すると、上記信号送信システムは、Ｎ個のＳＧＢ、すなわち、ＳＧＢ２１１−１ないしＳＧＢ２１１−Ｎと、Ｎ個のＳＣＰＡ、すなわち、ＳＣＰＡ２１３−１ないしＳＣＰＡ２１３−Ｎと、チャンネルコンバイナーブロック（ＣＣＢ：Channel Combiner Block、以下、「ＣＣＢ」と称する。）２１５と、ＦＥＢ２１７と、アンテナ２１９と、を備える。
【００１１】
まず、上記信号送信システムにおいて、各ＦＡを介して送信したい情報信号が入力されると、上記情報信号は該当ＳＧＢに送られる。すなわち、上記ｆ１を介して送信したい情報信号は、上記ＳＧＢ２１１−１に送られ、このようにして、最後のＦＡとしてのｆＮを介して送信したい情報信号は上記ＳＧＢ２１１−Ｎに送られる。
【００１２】
上記ＳＧＢ２１１−１は、上記ｆ１を介して送信したい情報信号を上記ｆ１に見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＳＣＰＡ２１３−１に出力し、このようにして、最後のＳＧＢとしてのＳＧＢ２１１−Ｎは、上記ｆＮを介して送信したい情報信号を上記ｆＮに見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＳＣＰＡ２１３−Ｎに出力する。上記ＳＣＰＡ２１３−１は、上記ＳＧＢ２１１−１から出力された信号を入力されて予め設定されているゲインに見合うように増幅した後、上記ＣＣＢ２１５に出力し、このようにして、最後のＳＣＰＡとしてのＳＣＰＡ２１３−Ｎは、上記ＳＧＢ２１１−Ｎから出力された信号を入力されて予め設定されているゲインに見合うように増幅した後、上記ＣＣＢ２１５に出力する。
【００１３】
上記ＣＣＢ２１５は、上記ＳＣＰＡ２１３−１ないしＳＣＰＡ２１３−Ｎから出力された信号を入力されてチャンネルコンバインされた後、上記ＦＥＢ２１７に出力する。上記ＦＥＢ２１７は、上記ＣＣＢ２１５から出力された信号を入力されてＲＦ前処理を行った後、上記アンテナ２１９を介して送信する。
【００１４】
ところが、上記ＣＣＢ２１５は挿入損失が非常に大きなため、隣り合うＦＡに対しては、チャンネルコンバインを行うことが困難である。このため、マルチＦＡを用いる場合においては、上記シングルＦＡで動作する上記ＳＣＰＡ利用信号送信システムにおけるアンテナから送信される信号の送信電力と同じ送信電力を保証するために、上記ＳＣＰＡ２１３−１ないしＳＣＰＡ２１３−Ｎが上記ＣＣＢ２１５の挿入損失を考慮して一層高いゲインを有するように設計されなければならない。すなわち、上記ＳＣＰＡ２１３−１ないしＳＣＰＡ２１３−Ｎは、ＭＣＰＡを用いる場合に比べて上記ＣＣＢ２１５の挿入損失を考慮しなければならないため、そのゲインを増大する必要がある。
【００１５】
結果的に、上記ＳＣＰＡを用いる信号送信システムにおいて、ＦＡの使用数が増えると、上記ＦＡの使用数に見合うようにＳＣＰＡを備える必要があり、上記信号送信システムのアンテナ送信電力を考慮するとき、上記ＣＣＢ２１５の挿入損失によりＭＣＰＡを用いる場合に比べて消耗電力が増える。上記消耗電力の増加は、結果的に、上記信号送信システムの冷却能力を要求することとなり、全体としてのシステム運用コストを高めてしまう。
【００１６】
次いで、図３に基づき、シングルＦＡ及びＭＣＰＡを用いる通信システムの信号送信システムの構造について説明する。
【００１７】
上記図３は、通常の通信システムにおいて、シングルＦＡ及びＭＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図である。
【００１８】
上記図３を参照すると、まず、上記信号送信システムは、ＳＧＢ３１１と、ＭＣＰＡ３１３と、ＦＥＢ３１５と、アンテナ３１７と、を備える。
【００１９】
まず、上記信号送信システムにおいて、送信したい情報信号が入力されると、上記情報信号は、上記ＳＧＢ３１１に送られる。上記ＳＧＢ３１１は、上記情報信号を上記信号送信システムにおいて用いられるシングルＦＡ、すなわち、ｆ１に見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＭＣＰＡ３１３に出力する。上記ＭＣＰＡ３１３は、上記ＳＧＢ３１１から出力された信号を入力されて予め設定されているゲインに見合うように増幅した後、上記ＦＥＢ３１５に出力する。上記ＦＥＢ３１５は、上記ＭＣＰＡ３１３から出力された信号を入力されてＲＦ前処理を行った後、上記アンテナ３１７を介して送信する。
【００２０】
ところが、上記ＭＣＰＡ３１３は、上記図３において述べたように、シングルＦＡを用いる場合にも増幅することが可能であるが、上記ＭＣＰＡ３１３そのものはマルチＦＡを増幅するのに最適化されている。そのため、上記シングルＦＡを用いる場合のＭＣＰＡ３１３は余計な電力消耗が生じることとなる。加えて、上記ＭＣＰＡ３１３は、ＳＣＰＡに比べてその製造コストが高いため、システム全体としての初期の設置コストが高くなる。
【００２１】
次いで、図４に基づき、マルチＦＡ及びＭＣＰＡを用いる通信システムの信号送信システム構造について説明する。
【００２２】
上記図４は、通常の通信システムにおいて、マルチＦＡ及びＭＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図である。
【００２３】
上記図４を説明するに先立ち、上記信号送信システムは、Ｎ個のＦＡ、すなわち、ｆ１ないしｆＮのＮ個のＦＡを用いることを想定する。上記図４を参照すると、上記信号送信システムは、Ｎ個のＳＧＢ、すなわち、ＳＧＢ４１１−１ないしＳＧＢ４１１−Ｎと、ＦＡコンバイナーブロック（ＦＣＢ：ＦＡ Combiner Block、以下、「ＦＣＢ」と称する。）４１３と、ＭＣＰＡ４１５と、ＦＥＢ４１７と、アンテナ４１９と、を備える。
【００２４】
まず、上記信号送信システムにおいて、各ＦＡを介して送信したい情報信号が入力されると、上記情報信号は、該当ＳＧＢに送られる。すなわち、上記ｆ１を介して送信したい情報信号は上記ＳＧＢ４１１−１に送られ、このようにして、最後のＦＡとしてのｆＮを介して送信したい情報信号は上記ＳＧＢ４１１−Ｎに送られる。
【００２５】
上記ＳＧＢ４１１−１は、上記ｆ１を介して送信したい情報信号を上記ｆ１に見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＦＣＢ４１３に出力し、このようにして、最後のＳＧＢとしてのＳＧＢ４１１−Ｎは、上記ｆＮを介して送信したい情報信号を上記ｆＮに見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＦＣＢ４１３に出力する。上記ＦＣＢ４１３は、上記ＳＧＢ２１１−１ないしＳＧＢ４１１−Ｎから出力された信号、すなわち、Ｎ個のシングルＦＡ信号を入力されてＦＡコンバインすることにより、マルチＦＡ信号として生成した後、上記ＭＣＰＡ４１５に出力する。
【００２６】
上記ＭＣＰＡ４１５は、上記ＦＣＢ４１３から出力された信号を入力されて予め設定されているゲインに見合うように増幅した後、上記ＦＥＢ４１７に出力する。上記ＦＥＢ４１７は、上記ＭＣＰＡ４１５から出力された信号を入力されてＲＦ前処理を行った後、上記アンテナ４１９を介して送信する。
【００２７】
上記図４において述べたように、上記ＭＣＰＡを用いる場合、マルチＦＡを用いるとしても、ＳＣＰＡを用いる場合と比較するとき、ＣＣＢを用いる必要がなく、上記ＣＣＢの挿入損失による電力の消耗が増えない。しかしながら、通常、ＭＣＰＡの製造コストは、ＳＣＰＡのそれよりも高く、比較的に少数のＦＡを用いる場合には、上記ＭＣＰＡの容量を一部だけ用いるため、システムの初期設置コストが余計に増大することを招く結果となる。さらに、ＳＣＰＡをチャンネルコンバイナーを用いることなく、使用可能な程度に少数のＦＡを用いる場合には、上記ＭＣＰＡを用いる信号送信システムの構造が上記ＳＣＰＡを用いる信号送信システムの構造に比べて、複雑度の面でその効率性が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
そこで、本発明の目的は、通信システムにおいて、ＭＭＰＡを用いて信号を送信するシステム及び方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明の一実施の形態による通信システムの信号送信システムは、それぞれ情報信号を使用して割り当て周波数（ＦＡ）に対応してシングルＦＡ信号を生成する一つ以上のシングルＦＡ入力信号生成ブロック（ＳＧＢ）と、あらかじめ定められた周波数帯域及びゲインによって増幅特性を調整し、前記一つ以上のＳＧＢから出力されたシングルＦＡ信号を前記調整された増幅特性によって増幅するマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）と、前記信号送信システムにおいて用いられるＦＡの種別に対応した前記ＭＭＰＡの動作モードを決め、前記決められた動作モードに対応してあらかじめ定められた周波数帯域及びゲインによって前記ＭＭＰＡの増幅特性を調整するように制御するＭＭＰＡモード制御器（ＭＭＣ）と、を備え、前記動作モードは、前記信号送信システムがシングルＦＡを用いるモードであるシングルＦＡモードと、前記信号送信システムがマルチＦＡを用いるモードであるマルチＦＡモードのうちどちらか一方であることを特徴とする。
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明の他の実施の形態による通信システムの信号送信システムは、Ｎ個の割り当て周波数（ＦＡ）のそれぞれを介して送信すべきシングルＦＡ信号をコンバインすることにより、マルチＦＡ信号を生成するマルチＦＡ入力信号生成ブロック（ＭＧＢ）と、前記マルチＦＡ信号の電力をＮ等分し、前記電力の等分されたＮ個の信号のそれぞれをあらかじめ定められた周波数帯域およびゲインによる増幅特性によって増幅し、前記増幅されたＮ個の信号の電力をコンバインするマルチＦＡ電力増幅器ブロック（ＭＰＢ）と、用いられるＦＡの種別に対応して前記ＭＰＢに含まれるＮ個のＭＭＰＡの動作モードを決定し、決定された動作モードに対応したあらかじめ定められた周波数帯域およびゲインによる増幅特性によってＮ個のＭＭＰＡを制御するマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）モード制御器（ＭＭＣ）と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
上記目的を達成するために、本発明の一実施の形態による通信システムの信号送信システムにおける信号送信方法は、情報信号を使用して該当割り当て周波数（ＦＡ）に対応して一つ以上のシングルＦＡ信号を生成するステップと、前記信号送信システムにおいて用いられるＦＡの種別に対応してマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）の動作モードを決め、前記決められた動作モードに対応してあらかじめ定められた周波数帯域及びゲインによって前記ＭＭＰＡの増幅特性を調整するように制御するステップと、前記一つ以上のシングルＦＡ信号を前記調整された増幅特性に対応して増幅するステップと、を含み、前記動作モードは、前記信号送信システムがシングルＦＡを用いるモードであるシングルＦＡモードと、前記信号送信システムがマルチＦＡを用いるモードであるマルチＦＡモードのうちどちらか一方であることを特徴とする。
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明の他の実施の形態による通信システムの信号送信システムにおける信号送信方法は、Ｎ個の割り当て周波数（ＦＡ）のそれぞれを介して送信すべきシングルＦＡ信号をコンバインしてマルチＦＡ信号を生成するステップと、前記信号送信システムにおいて用いられるＦＡの種別に対応してＮ個のマルチモード電力増幅器（ＭＭＰＡ）の動作モードを決め、前記決められた動作モードに対応してあらかじめ定められた周波数帯域、位相およびゲインによって前記Ｎ個のＭＭＰＡの増幅特性を調整するように制御するステップと、前記マルチＦＡ信号の電力をＮ等分し、前記電力の等分されたＮ個の信号のそれぞれを前記調整された増幅特性に対応して増幅し、前記増幅されたＮ個の信号の電力をコンバインするステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、通信システムにおいて、ＭＭＰＡを用いる信号送信システムを提案することにより、上記通信システムにおいて、シングルＦＡを用いる場合のように比較的に少数のＦＡを運用する場合には、システム全体としての効率性と製造コストの面でＳＣＰＡの使用時のメリットを有するようにし、マルチＦＡのように比較的に多数のＦＡを運用する場合には、電力増幅器の容量と冷却容量の面でＭＣＰＡのメリットを有するようにする。これにより、上記通信システムにおいて用いられるＦＡの数に見合うようにその効率性及び価格競争力の面で最適化を可能ならしめてシステムの競争力を極大化させられるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。本発明を説明するに当たって、関連する公知の機能あるいは構成についての詳細な説明が本発明の要旨を余計に曖昧にすると認められる場合、その詳細な説明を省く。
【００３５】
本発明は、通信システムにおいて、ＭＭＰＡを用いて信号を送信するシステム及び方法を提案する。特に、本発明は、ＦＡの使用数にかかわらずに、すなわち、シングルＦＡを用いるか、あるいは、マルチＦＡを用いるかによらずに、初期の設置コスト及び運用コストを極力抑えられる信号送信システム及び方法を提案する。
【００３６】
図５は、本発明の実施の形態による通信システムにおいて、シングルＦＡ及びＭＭＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図である。
【００３７】
上記図５を参照すると、まず、上記信号送信システムは、ＳＧＢ５１１と、ＭＭＰＡ５１３と、ＭＭＰＡモード制御器（ＭＭＣ：ＭＭＰＡ Mode Controller、以下、「ＭＭＣ」と称する。）５１５と、ＦＥＢ５１７と、アンテナＡＮＴ５１９と、を備える。
【００３８】
まず、上記信号送信システムにおいて、送信したい情報信号が入力されると、上記情報信号は上記ＳＧＢ１１１に送られる。上記ＳＧＢ１１１は、上記情報信号を上記信号送信システムにおいて用いられるシングルＦＡ、すなわち、ｆ１に見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＭＭＰＡ５１３に出力する。上記ＭＭＰＡ５１３は、上記ＳＧＢ５１１から出力された信号を入力されて予め設定されているゲインに対応して増幅した後、上記ＦＥＢ５１７に出力する。ここで、上記ＭＭＰＡ５１３は、上記ＭＭＣ５１５の制御の下でその動作モードを変更するが、これについて説明すると、下記の通りである。
【００３９】
まず、上記ＭＭＣ５１５は、上記信号送信システムにおいて用いられるＦＡがシングルＦＡであるか、あるいは、マルチＦＡであるかを判断する。上記図５においては、上記信号送信システムがシングルＦＡを用いているため、上記ＭＭＣ５１５は、上記信号送信システムにおいてシングルＦＡを用いると判断して、上記ＭＭＰＡ５１３の動作モードをシングルＦＡモードとして決める。
【００４０】
一方、一般に、シングルＦＡ信号は、マルチＦＡ信号に比べて相対的に狭帯域の特性を有するため、上記狭帯域信号としてのシングルＦＡ信号を増幅するための電力増幅器は、線形化器を用いるかどうかと、上記線形化器を用いる場合にはその使用される線形化器の種別によって、その増幅のための最適化方式が異なってくる。このように、上記線形化器の使用有無及びその使用される線形化器の種別によって、上記シングルＦＡ信号を増幅するための電力増幅器の各種の最適化方式が存在する。それにもかかわらず、各場合において、スプリアス放出及び効率性の面で、上記シングルＦＡ信号の増幅に適した最適化方式が必ず存在する。
【００４１】
また、マルチＦＡ信号は、上記シングルＦＡ信号に比べて相対的に広帯域の特性を有するため、上記広帯域特性を有するマルチＦＡ信号を増幅する電力増幅器も同様に、線形化器の使用有無と、その使用される線形化器の種別によって種々の最適化方式が存在する。それにもかかわらず、各場合において、スプリアス放出及び効率性の面で、マルチＦＡ信号の増幅に適した最適化方式が必ず存在する。
【００４２】
すなわち、通信システムの信号送信システムにおいて用いられる電力増幅器は、シングルＦＡ信号などの狭帯域信号を増幅する場合と、マルチＦＡ信号などの広帯域信号を増幅する場合とにおいて、電力増幅器の特性を最適化させる方式が相異なるが、本発明においては、上記信号送信システムがシングルＦＡを用いるか、あるいは、マルチＦＡを用いるかによって、単一の電力増幅器、すなわち、ＭＭＰＡがシングルＦＡ信号を増幅するために使用され、且つ、マルチＦＡ信号を増幅するために使用され、初期の設置コスト及び運用コストを極力抑える信号送信システムを提案している。
【００４３】
一方、上記ＭＭＰＡ５１３は、上記ＭＭＣ５１５においてその動作モードをシングルＦＡモードとして決めているため、上記シングルＦＡモードに見合うように上記ＭＭＰＡ５１３の自らの増幅特性を上記シングルＦＡ信号を増幅するように調整し、上記調整された増幅特性に上記ＳＧＢ５１１から出力された信号を増幅した後、上記ＦＥＢ５１７に出力する。上記ＦＥＢ５１７は、上記ＭＭＰＡ５１３から出力された信号を入力されてＲＦ前処理を行った後、上記アンテナ５１９を介して送信する。
【００４４】
上記図５においては、本発明の実施の形態による通信システムにおいて、シングルＦＡ及びＭＭＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を示している。以下、図６に基づき、本発明の実施の形態による通信システムにおいて、マルチＦＡ及びＭＭＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造について説明する。
【００４５】
上記図６は、本発明の実施の形態による通信システムにおいて、マルチＦＡ及びＭＭＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図である。
【００４６】
上記図６を説明するに先立って、上記信号送信システムは、Ｎ個のＦＡ、すなわち、ｆ１ないしｆＮのＮ個のＦＡを用いることを想定する。上記図６を参照すると、上記信号送信システムは、マルチＦＡ入力信号生成ブロック（ＭＧＢ：Multi-FA input signal Generation Block、以下、「ＭＧＢ」と称する。）６１０と、マルチＦＡ電力増幅器ブロック（ＭＰＢ：Multi-FA Power amplifier Block、以下、「ＭＰＢ」と称する。）６２０と、ＭＭＣ６３０と、ＦＥＢ６４０と、アンテナ６５０と、を備える。上記ＭＧＢ６１０は、Ｎ個のＳＧＢ、すなわち、ＳＧＢ６１１−１ないしＳＧＢ６１１−Ｎと、ＦＣＢ６１３と、を備える。上記ＭＰＢ６２０は、ＰＤＢ６２１と、Ｎ個のＭＭＰＡ、すなわち、ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎと、ＰＣＢ６２５と、を備える。
【００４７】
まず、上記信号送信システムにおいて、各ＦＡを介して送信したい情報信号が入力されると、上記情報信号は、上記ＭＧＢ６１０の該当ＳＧＢに送られる。すなわち、上記ｆ１を介して送信したい情報信号は上記ＳＧＢ６１１−１に送られ、このようにして、最後のＦＡとしてのｆＮを介して送信したい情報信号は上記ＳＧＢ６１１−Ｎに送られる。
【００４８】
上記ＳＧＢ６１１−１は、上記ｆ１を介して送信したい情報信号を上記ｆ１に見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＦＣＢ６１３に出力し、このようにして、最後のＳＧＢとしてのＳＧＢ６１１−Ｎは、上記ｆＮを介して送信したい情報信号を上記ｆＮに見合うようにシングルＦＡ入力信号として生成した後、上記ＦＣＢ６１３に出力する。上記ＦＣＢ６１３は、上記ＳＧＢ６１１−１ないしＳＧＢ６１１−Ｎから出力された信号、すなわち、Ｎ個のシングルＦＡ信号を入力されてＦＡコンバインすることにより、マルチＦＡ信号として生成した後、上記ＭＰＢ６２０のＰＤＢ６２１に出力する。ここで、上記ＦＣＢ６１３は、上記ＭＭＣ６３０の制御の下で、上記各Ｎ個のシングルＦＡ信号を入力されてＦＡコンバインするが、上記ＦＣＢ６１３は比較的に低電力のシングルＦＡ信号をＦＡコンバインするため、ＣＣＢを用いる信号送信システムでとは異なり、上記ＭＭＰＡの増幅特性にほとんど影響しない。
【００４９】
上記ＰＤＢ６２１は、上記ＦＣＢ６１３から出力されるマルチＦＡ信号を入力され、上記マルチＦＡ信号の電力をＮ個の経路に一様に分配して上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎに出力する。ここで、上記Ｎ個の経路に一様に電力分配された信号は、同じ周波数特性を有する。上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎのそれぞれは、上記ＰＤＢ６２１から出力された信号を入力されて予め設定されているゲインに見合うように増幅した後、上記ＰＣＢ６２５に出力する。
【００５０】
ここで、上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎのそれぞれは、上記ＭＭＣ６３０の制御の下でその動作モードを変更するが、上記ＭＭＣ６３０が上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎの動作モードをマルチＦＡモードとして決めるため、上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎのそれぞれは、自らの増幅特性を上記マルチＦＡ信号を増幅するように調整し、上記調整増幅特性に上記ＰＤＢ６２１から出力された信号を入力されて上記設定ゲインに増幅した後、上記ＰＣＢ６２５に出力する。
【００５１】
上記ＰＣＢ６２５は、上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎから出力された信号を入力されてその電力のコンバインが行われた後、上記ＦＥＢ６４０に出力する。ここで、上記ＰＣＢ６２５の電力コンバイン動作は、ＣＣＢにおいて行うチャンネルコンバイン動作とは全く異なる。すなわち、上記ＣＣＢは、相異なる周波数を有する多数のＦＡ信号をコンバインするため、上記ＣＣＢに入力される多数のＦＡ信号のそれぞれは相異なるＦＡ信号に対して一層大きなアイソレーションを有さなければ、これにより、ＣＣＢの挿入損失が増えることとなる。このため、上記ＣＣＢに入力される多数のＦＡ信号のそれぞれが相異なるＦＡ信号に対してアイソレーションが一層多く求められるほど、ＣＣＢの挿入損失も同様に一層増えることとなり、これにより、マルチＦＡ及びＳＣＰＡを用いるときに、チャンネルコンバインを行う場合にＦＡ信号別に同じアンテナ送信電力を保持するためには、上記ＣＣＢの挿入損失だけ上記ＳＣＰＡの出力が増大されなければならない。これにより、ＳＣＰＡ及びマルチＦＡを用いる信号送信システムはその消耗電力が増大し、ＳＣＰＡの容量が上記ＣＣＢの挿入損失だけ大きく設計されなければならない。また、隣り合うＦＡに対しては一定のレベルのアイソレーションを保証することが困難なため、隣り合うＦＡの信号は、チャンネルコンバインも同様に困難になる。
【００５２】
しかしながら、上記ＰＣＢ６２５は、上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎにより同じサイズと同じ位相に増幅された同じ周波数信号を結合するものであるため、挿入損失がほとんど発生しない。上記ＭＭＰＡ及びマルチＦＡを用いる信号送信システムは、シングルＦＡを用いる場合とほとんど同じ送信電力を保持すればよく、このため、上記ＭＭＰＡ６２３−１ないしＭＭＰＡ６２３−Ｎは、マルチＦＡの広帯域特性に対応して動作すればよい。また、上記ＭＭＰＡ及びマルチＦＡを用いる場合、ＣＣＢ及びマルチＦＡを用いる場合とは異なって、連続したマルチＦＡの増幅が可能になる。
【００５３】
上記ＦＥＢ６４０は、上記ＰＣＢ６２５から出力された信号を入力されてＲＦ前処理を行った後、上記アンテナ６５０を介して送信する。
【００５４】
一方、上記ＰＤＢ６２１とＰＣＢ６２５に代えて、スイッチング可能電力分配器（ＳＰＤ：Switchable Power Divider、以下、「ＳＰＤ」と称する。）とスイッチング可能電力結合器（ＳＰＣ：Switchable Power Combiner、以下、「ＳＰＣ」と称する。）を用いることができるが、これを図７を参照して説明する。
【００５５】
上記図７は、ＳＰＤとＳＰＣを用いて構成した図６のＭＰＢ６２０の内部構造を示す図である。
【００５６】
上記図７を説明するに先立って、上記図６において述べたように、ＰＤＢは、入力信号と同じ周波数を有しながらも、その電力だけをＮ等分して分配する機能を行い、ＰＣＢは、その大きさと、位相及び周波数が同じＮ個の信号をコンバインする機能を行う。上記ＰＤＢとＰＣＢの各経路にスイッチ機能を付加したのが、ＳＰＤ７１０とＳＰＣ７２０である。
【００５７】
上記ＳＰＤ７１０とＳＰＣ７２０は、ＭＭＰＡのそれぞれにおいて発生するスイッチ制御信号（ＳＣＳ：SwitchControl Signal、以下、「ＳＣＳ」と称する。）に対応して上記ＳＰＤ７１０とＳＰＣ７２０の入出力端のそれぞれをスイッチングオン／スイッチングオフして、特定の経路に障害が生じる場合、上記ＳＰＤ７１０とＳＰＣ７２０の挿入損失が生じないようにする。例えば、上記図７において、上記ＭＰＢ６２０がＭＭＰＡ６２３−Ｎを全く含んでいないか、あるいは、上記ＭＭＰＡ６２３−Ｎを含んではいるが、上記ＭＭＰＡ６２３−Ｎに障害が生じた場合、上記ＭＭＰＡ６２３−Ｎが上記ＳＰＤ７１０とＳＰＣ７２０に接続されると、誤整合による挿入損失が生じることとなる。上記誤整合による挿入損失の発生を防ぐために、上記ＳＰＤ７１０とＳＰＣ７２０は、ＳＣＳに対応して上記ＭＭＰＡ６２３−Ｎと接続される経路をスイッチングオフする。
【００５８】
一方、本発明の詳細な説明においては、具体的な実施の形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内であれば、種々な変形が可能であることは言うまでもない。よって、本発明の範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲とその均等物によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】通常の移動通信システムにおいて、シングルＦＡ及びＳＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図。
【図２】通常の移動通信システムにおいて、マルチＦＡ及びＳＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図。
【図３】通常の移動通信システムにおいて、シングルＦＡ及びＭＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図。
【図４】通常の移動通信システムにおいて、マルチＦＡ及びＭＣＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図。
【図５】本発明の実施の形態による移動通信システムにおいて、シングルＦＡ及びＭＭＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図。
【図６】本発明の実施の形態による移動通信システムにおいて、マルチＦＡ及びＭＭＰＡを用いる場合の信号送信システムの構造を概略的に示す図。
【図７】ＳＰＤとＳＰＣを用いて構成した図６のＭＰＢ６２０の内部構造を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
５１１：シングル割り当て周波数入力信号生成ブロック
５１３：マルチモード電力増幅器
５１５：マルチモード電力増幅器モード制御器
５１７：フロントエンドブロック
５１９：アンテナ
ｆ１：シングル割り当て周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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