(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調信号と振幅変調信号を電力増幅して出力する電力増幅器に前記位相変調信号を供給するステップと、
閉じた電力制御フィードバックループ中の電力検出器を使って前記電力増幅器の出力の一部を検出するステップと、
前記電力検出器の出力の前記検出された部分の前記振幅変調信号の成分を当該振幅変調信号成分の逆信号を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰するステップと、
前記増幅又は減衰ステップからの信号と、基準電圧の電力制御信号との間の差に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するステップと
を含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御する方法。
【請求項２】
前記可変ゲイン要素が増幅器である、請求項１の方法。
【請求項３】
前記可変ゲイン要素が減衰器である、請求項１の方法。
【請求項４】
前記可変ゲイン要素が無線周波数（ＲＦ）信号に対して動作する、請求項１の方法。
【請求項５】
前記可変ゲイン要素が、前記電力増幅器の出力電力のうちの無線周波数（ＲＦ）の電力レベルを表すベースバンド信号に対して動作する、請求項１の方法。
【請求項６】
位相変調信号の成分と振幅変調信号の成分を含む結合された変調された信号を電力増幅器に供給するステップと、
閉じた電力制御フィードバックループ中の電力検出器を使って前記電力増幅器の出力の一部を検出するステップと、
前記電力検出器の出力の検出された部分の前記振幅変調信号成分を当該振幅変調信号成分の逆信号を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰するステップと、
前記増幅又は減衰ステップからの信号と、基準電圧の電力制御信号とを比較し、それらの間の差に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するステップと
を含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御する方法。
【請求項７】
前記可変ゲイン要素が増幅器である、請求項６の方法。
【請求項８】
前記可変ゲイン要素が減衰器である、請求項６の方法。
【請求項９】
前記可変ゲイン要素が無線周波数（ＲＦ）信号に対して動作する、請求項６の方法。
【請求項１０】
前記可変ゲイン要素が、前記電力増幅器の出力電力のうちの無線周波数（ＲＦ）の電力レベルを表すベースバンド信号に対して動作する、請求項６の方法。
【請求項１１】
位相変調信号と振幅変調信号を電力増幅して出力する電力増幅器と、
閉じた電力制御フィードバックループ中に置かれ、前記電力増幅器の出力の一部を検出するように構成された電力検出器と、
前記電力検出器の出力の検出された部分の前記振幅変調信号成分を当該振幅変調信号成分の逆信号を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰する可変ゲイン要素と、
前記可変ゲイン要素からの信号と、基準電圧の電力制御信号とを比較し、それらの間の差に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するために使われる誤差信号を生成するように構成された比較器と
を含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御するシステム。
【請求項１２】
前記可変ゲイン要素が増幅器である、請求項１１のシステム。
【請求項１３】
前記可変ゲイン要素が減衰器である、請求項１１のシステム。
【請求項１４】
前記可変ゲイン要素が無線周波数（ＲＦ）信号に対して動作する、請求項１１のシステム。
【請求項１５】
前記可変ゲイン要素が、前記電力増幅器の出力電力のうちの無線周波数（ＲＦ）の電力レベルを表すベースバンド信号に対して動作する、請求項１１のシステム。
【請求項１６】
位相変調信号の成分と振幅変調信号の成分を含む結合された変調された信号を受け取るように構成される電力増幅器と、
閉じた電力制御フィードバックループ中に置かれ、前記電力増幅器の出力の一部を検出するように構成された電力検出器と、
前記電力検出器の出力の検出された部分の前記振幅変調信号成分を当該振幅変調信号成分の逆信号を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰する可変ゲイン要素と、
前記可変ゲイン要素からの増幅信号と、基準電圧の電力制御信号とを比較し、それらの間の差に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するために使われる誤差信号を生成するように構成された比較器と
を含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御するシステム。
【請求項１７】
前記可変ゲイン要素が増幅器である、請求項１６のシステム。
【請求項１８】
前記可変ゲイン要素が減衰器である、請求項１６のシステム。
【請求項１９】
前記可変ゲイン要素が無線周波数（ＲＦ）信号に対して動作する、請求項１６の方法。
【請求項２０】
前記可変ゲイン要素が、前記電力増幅器の出力電力のうちの無線周波数（ＲＦ）の電力レベルを表すベースバンド信号に対して動作する、請求項１６の方法。
【請求項２１】
閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御するプログラムを保持するコンピュータが読むことができる媒体であって、該プログラムが
位相変調信号と振幅変調信号を電力増幅して出力する電力増幅器に前記位相変調信号を供給するステップと、
閉じた電力制御フィードバックループ中の電力検出器を使って前記電力増幅器の出力の一部を検出するステップと、
前記電力検出器の出力の検出された部分の前記振幅変調信号の成分を当該振幅変調信号成分の逆信号を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰するステップと、
前記増幅又は減衰ステップからの信号と、基準電圧の電力制御信号との間の差に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するステップと
を実行するように構成された論理を含むコンピュータが読むことができる媒体。
【請求項２２】
前記可変ゲイン要素が増幅器である、請求項２１のプログラム。
【請求項２３】
前記可変ゲイン要素が減衰器である、請求項２１のプログラム。
【請求項２４】
前記可変ゲイン要素が無線周波数（ＲＦ）信号に対して動作する、請求項２１のプログラム。
【請求項２５】
前記可変ゲイン要素が、前記電力増幅器の出力電力のうちの無線周波数（ＲＦ）の電力レベルを表すベースバンド信号に対して動作する、請求項２１のプログラム。
【請求項２６】
閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御するプログラムを保持するコンピュータが読むことができる媒体であって、該プログラムが
位相変調信号の成分と振幅変調信号の成分を含む結合された変調された信号を受け取るように構成される電力増幅器に前記結合された変調された信号を供給するステップと、
閉じた電力制御フィードバックループ中の電力検出器を使って前記電力増幅器の出力の一部を検出するステップと、
前記電力検出器の出力の検出された部分の前記振幅変調信号の成分を当該振幅変調信号成分の逆信号を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰するステップと、
前記増幅又は減衰するステップからの信号と、基準電圧の電力制御信号との間の差に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するステップと、
を実行するように構成された論理を含む、コンピュータが読むことができる媒体。
【請求項２７】
前記可変ゲイン要素が増幅器である、請求項２６のプログラム。
【請求項２８】
前記可変ゲイン要素が減衰器である、請求項２６のプログラム。
【請求項２９】
前記可変ゲイン要素が無線周波数（ＲＦ）信号に対して動作する、請求項２６のプログラム。
【請求項３０】
前記可変ゲイン要素が、前記電力増幅器の出力電力のうちの無線周波数（ＲＦ）の電力レベルを表すベースバンド信号に対して動作する、請求項２６のプログラム。
【請求項３１】
位相変調信号と振幅変調信号を電力増幅して出力する電力増幅器に前記位相変調信号を供給するステップと、
閉じた電力制御フィードバックループ中の電力検出器を使って前記電力増幅器の出力の一部を検出するステップと、
基準電圧の電力制御信号を、前記電力検出器の出力の検出された部分の前記振幅変調信号の成分と同じ振幅変調信号成分を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰するステップと、
前記電力増幅器の出力の検出された一部と、前記増幅又は減衰するステップの信号とを比較し、その比較結果に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するステップと
を含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御する方法。
【請求項３２】
位相変調信号と振幅変調信号を電力増幅して出力する電力増幅器と、
閉じた電力制御フィードバックループ中の電力検出器を使って前記電力増幅器の出力の一部を検出する電力検出器と、
基準電圧の電力制御信号を、前記電力検出器の出力の検出された部分の前記振幅変調信号成分と同じ振幅変調信号成分を可変ゲインとして用いて増幅又は減衰する可変ゲイン要素と、
前記電力増幅器の出力の検出された一部と、前記可変ゲイン要素の信号とを比較し、その比較結果に基づいて前記電力増幅器の出力電力を調節するために使われる誤差信号を生成するように構成された比較器と
を含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御するシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
１．発明の分野
この発明は、一般的に無線通信装置の送信器における電力制御に関し、より詳しく言えば、線形または非線形の電力増幅器を使用する閉じた電力制御フィードバックループのためのシステムに関する。
【０００２】
２．発明の背景
効率的で、低価格の電子モジュールが利用しやすくなるにつれて、移動通信システムがますます普及しつつある。例えば、通信ハンドセットのような手で持って操作できる電話に双方向の音声およびデータ通信を提供するための、いろいろな周波数，送信方式，変調技術および通信プロトコルが使用される多数の通信方式の変形がある。異なる変調および送信の方式にはそれぞれ長所と短所がある。
【０００３】
典型的な，移動通信のための全地球システム（ＧＳＭ）移動通信システムでは、ガウシアンミニマムシフトキーイング（「ＧＭＳＫ」）変調方式が、発振器から非線形電力増幅器に直接に非常にきれいな位相変調された（「ＰＭ」）送信信号を供給する。このような構成においては、非常に効率の良い、非線形の電力増幅器を使うことができ、それによって位相変調信号の効率的な変調を可能とし、また電力消費を最小にすることができる。変調された信号が発振器から直接に供給されるので、電力増幅器の前または後のどちらかにおける濾波の必要性が最小になる。しかしながら、ＰＭ信号と振幅変調された（「ＡＭ」）信号の両方が送信される他の送信規格が開発されつつある。これらのような規格は、送信される信号の帯域幅を広げることなく、データレート（データ送信速度）を増大させる。残念ながら、既存のＧＳＭの変調方式は、ＰＭ成分とＡＭ成分の両方を含む信号を送信するように容易に改変できない。この困難さの１つの理由は、ＰＭ成分とＡＭ成分を含む信号を送信するためには、高度に線形な電力増幅器が必要とされるからである。あいにく、高度に線形な電力増幅器は非常に効率が悪く、したがって非線形の電力増幅器よりもかなり多くの電力を消費し、電池または他の電源の寿命を大幅に短くする。
【０００４】
ＧＳＭ通信システムにおいて主として採用されている送信器はバーストで送信する、そして広い電力範囲にわたって出力電力のレベルを高度に管理できなければならないと共に送信電力の押し上げを制御できなければならないので、この条件はさらに複雑である。この電力制御は代表的には、電力増幅器から出力される信号の一部が基準信号と比較されその結果得られる誤差信号が電力増幅器の制御入力に供給されるフィードバックループを使って行われる。
【０００５】
ＰＭ成分とＡＭ成分をＧＳＭタイプの変調システムに含ませようと試みるとき、電力制御ループは、所望の出力電力を維持しようとして、信号中に存在する振幅の変化に対して対抗しようとするであろう。このような構成においては、電力制御ループは信号のＡＭ部分を取り除こうとする。
【０００６】
ＰＭ成分とＡＭ成分の両方を含むこのような送信信号においては、出力電力は電力増幅器に予め決められた制御電圧を適用することにより制御されることができる。都合の悪いことに、これは高度に線形で、したがって非常に効率が悪い電力増幅器の使用を必要とする。ノンバースト送信システムでは、出力電力は、変調器の振幅の変化の時定数と比べて非常に小さい時定数を持つフィードバックループによって制御できるであろう。出力電力を制御するためのもう１つの知られている方法は、予め加えられた歪みの効果が電力制御ループにより取り除かれるであろうようなやり方で、変調された信号を「予め歪ませる」ことである。このような方法においては、振幅情報は、電力制御ループの伝達関数の逆数である伝達関数を通過させられる。不都合なことに、これらの方法はコストがかかりそして効率が悪い。
【０００７】
ＰＭ成分とＡＭ成分の両方が電力増幅器に送られる送信規格では、電力増幅器が高度に線形でなければ、望ましくないＡＭからＰＭへの変換を発生させることにより結合された信号を歪ませる可能性がある。この変換は送信信号に有害であり、高価で非効率な線形電力増幅器の使用が必要なこともある。
【０００８】
さらにまた、いくつかの通信システムでは、携帯トランシーバが通信している基地局からの信号によって出力電力が制御される。典型的には、このような構成においては、基地局が携帯トランシーバに対して単に携帯トランシーバに電力を上げるようにまたは下げるように指示する信号を送る。このようなシステムでは、電力出力を上げるかまたは下げるための命令だけで、特に電力制御に必要なものはない。したがって、このような携帯トランシーバの内部では、閉ループの電力制御は必要でなく、開ループの電力制御で十分である。開ループの電力制御では、携帯ユニット内の制御信号がある電力レベルを要求し、その値が実現されたか否かに関するフィードバックは無い。制御特性は単調でありさえすればよく、特別に正確である必要はない。なぜなら基地局がその上げ／下げの要求を頻繁に更新することにより、実際上フィードバックを提供するからである。ＧＳＭ（ＰＭだけを使う）またはＧＳＭ−ＥＤＧＥ（ＡＭとＰＭの両方を使う）のような他の送信システムでは、携帯トランシーバの電力出力はより精確に制御されなければならない。例えば、上述したような相対的な電力測定の代わりに、特定の電力レベルを出力することが望ましいかも知れない。このようなシステムでは、出力電力のずれを小さくする必要がある。上に説明したように、閉ループの電力制御システムでは、電力増幅器から出力される信号の一部が基準信号と比較され、その結果得られる誤差信号が電力増幅器の入力にフィードバックされて、出力電力レベルのより高い精度を提供する。
【０００９】
さらに、閉ループの電力制御システムを採用しながら、非線形でそれゆえに非常に効率が良い電力増幅器を使用する利点と、発振器から電力増幅器に直接にＰＭ変調された信号を供給できる構成を維持しつつ、ＰＭ成分とＡＭ成分の両方を含む信号を送信するために使用できる送信技術にたいする産業界のニーズがある。また、ＰＭ成分とＡＭ成分の両方を持つ信号が増幅される線形の電力増幅器に閉ループの電力制御システムを適用する送信技術に対する産業界のニーズもある。
【００１０】
発明の概要
本発明は、線形または非線形のどちらかの電力増幅器を使う用途において閉じた電力制御フィードバックループを使って電力の制御を行うシステムを提供する。１つの面においては、本発明は、第１の変調された信号を電力増幅器に供給するステップ、閉じた電力制御フィードバックループ中の電力検出器を使って電力増幅器の出力の一部を検出するステップ、電力増幅器の出力の検出された部分と基準信号に基づいて電力増幅器の出力電力を調節するステップ、および可変ゲイン要素を使ってフィードバックループに第２の変調された信号を導入するステップを含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御するための方法として概念化されることができる。
【００１１】
構成については、本発明は、第１の変調された信号を受け取るように構成された電力増幅器、閉じた電力制御フィードバックループ中に置かれ、電力増幅器の出力の一部を検出するように構成された電力検出器、電力増幅器の出力の検出された部分と基準信号の間の差に基づいて電力増幅器の出力電力を調節するために使われる誤差信号を生成するように構成された比較器、および第２の変調された信号をフィードバックループに導入するように構成された可変ゲイン増幅器を含む、閉じた電力制御フィードバックループを使って増幅器からの出力電力を制御するためのシステムとして概念化されることができる。
【００１２】
本発明は、非線形増幅器の電力を制御するフィードバックループにＡＭ信号を導入することを可能にし、またＰＭ信号およびＡＭ信号の両方がそれにおいて増幅される線形電力増幅器の閉ループフィードバック制御も可能にする。所望のＡＭ信号の逆異形を導入することにより、信号のＰＭ成分だけが非線形増幅器の入力に供給されるシステムおよびＰＭ成分とＡＭ成分の両方を含む変調された信号が線形増幅器の入力に供給されるシステムの両方において、本発明の閉じた電力制御ループによる電力の制御ができる。
【００１３】
関連する動作の方法およびコンピュータが読むことができる媒体も提供される。下記の図および詳細な説明を検討すれば、この分野の専門家には、本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点が明らかになるであろう。すべてのそのような追加のシステム、方法、特徴、および利点はこの説明に含まれること、本発明の範囲内であること、および添付の特許請求の範囲により保護されるように意図されている。
【００１４】
詳細な説明
特にＧＳＭ携帯トランシーバに関して説明されているが、本発明の閉じた電力制御フィードバックループは、ＰＭ信号が非線形電力増幅器に供給され、かつＡＭ信号が電力増幅器においてＰＭ信号に加えられるどのようなシステムにおいても実施することができる。この閉じた電力制御フィードバックループは、閉じた電力制御フィードバックループを用いることが望ましいシステムおよびＰＭ信号とＡＭ信号が線形電力増幅器に供給されるシステムに適用できる。
【００１５】
本発明の閉じた電力制御フィードバックループは、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアの組合せで実現できる。この閉じた電力制御フィードバックループの選択された部分は、ハードウェアとソフトウェアで実現される。本発明のハードウェアの部分は、専用のハードウェアロジックを使うことにより実現できる。ソフトウェア部分は、メモリに記憶され、適宜な命令実行システム（マイクロプロセッサ）により実行されることができる。この閉じた電力制御フィードバックループのハードウェアによる実現は、全てこの分野でよく知られている次の技術のどれでも、またはそれらの組合せを含むことができる。すなわち、データ信号に論理関数を実行するたの論理ゲートを持つ個別論理回路、適当な論理ゲートを持つ特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などである。
【００１６】
閉じた電力制御フィードバックループのソフトウェアは、論理関数を実行するための実行可能な命令の順序づけられたリストを含み、コンピュータを基本とするシステム、プロセッサを含むシステム、または命令を実行するシステム、器械、または装置から命令を取り込みそしてその命令を実行することができるその他のシステムのような，命令を実行するシステム、器械、または装置により使用される、またはそれらと関係して使用される，どのようなコンピュータが読むことができる媒体中にも実現されることができる。
【００１７】
この文書の文脈では、「コンピュータが読むことができる」は、命令を実行するシステム、器械、または装置により使用される、またはそれらと関係して使用される、プログラムを含み、記憶し、伝え、伝搬し、持運ぶことができるどのような手段でもよい。コンピュータが読むことができる媒体は、例えば電子、磁気、光、電磁気、赤外線、または半導体のシステム、器械、装置、または伝搬媒体であることができるが、これに限定されない。コンピュータが読むことができる媒体のより具体的な例（全てを列挙したリストではない）は次のものを含むことができる。すなわち、１つまたは複数の配線を持つ電気的接続（電子）、可搬のコンピュータディスク（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）（磁気）、光ファイバ（光）、および可搬のコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤＲＯＭ）（光）である。コンピュータが読むことができる媒体は、紙またはその上にプログラムが印刷され得る他の適宜な媒体であってもよいことは注意されたい。プログラムは、例えば紙または他の媒体の光学走査により電子的に取り込まれ、翻訳され、解釈され、または必要に応じて適宜にその他の処理をされて、それからコンピュータのメモリに記憶されることができるからである。
【００１８】
次に図を参照すると、図１は簡単化された携帯トランシーバ１００を説明するブロック図である。携帯トランシーバ１００は、スピーカ１０２、ディスプレイ１０４、キーボード１０６、およびマイクロフォン１０８を含み、これらは全てベースバンドサブシステム１１０に接続されている。ある特定の実施例では、携帯トランシーバ１００は、例えば移動セル方式電話のような携帯電気通信ハンドセットであってもよいが、これに限定されない。スピーカ１０２およびディスプレイ１０４は、この分野の専門家に知られているように、それぞれ接続１１６および１１８を通して、ベースバンドサブシステム１１０から信号を受け取る。同様に、キーボード１０６とマイクロフォン１０８は、それぞれ、接続１１６および１１８を通して、ベースバンドサブシステム１１０に信号を供給する。ベースバンドサブシステム１１０は、バス１２８を通して通信する、マイクロプロセッサ（μＰ）１２０、メモリ１２２、アナログ回路１２４、およびディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１２６を含む。バス１２８は単一のバスとして示されているが、ベースバンドサブシステム１１０の内部のサブシステムの間に必要に応じて接続される複数のバスを使って実現することもできる。マイクロプロセッサ１２０とメモリ１２２は、携帯トランシーバ１００に、信号のタイミング、処理および記憶機能を提供する。アナログ回路１２４は、携帯トランシーバ１００内の信号のためのアナログ処理機能を提供する。ベースバンドサブシステム１１０は、接続１３２を通して無線周波数（ＲＦ）サブシステム１３０に制御信号を供給する。単一の接続１３２として示されているけれども、制御信号はＤＳＰ１２６からまたはマイクロプロセッサ１２０から発源し、ＲＦサブシステム１３０の内部のいろいろな点に供給される。説明を簡単にするために、携帯トランシーバ１００の基本的な構成要素だけが示されていることに注意されるべきである。
【００１９】
ベースバンドサブシステム１１０はまたアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１３４およびディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１３６および１３８を含む。ＡＤＣ１３４、ＤＡＣ１３６およびＤＡＣ１３８は、バス１２８を通して、マイクロプロセッサ１２０、メモリ１２２、アナログ回路１２４およびＤＳＰ１２６とも通信する。ＤＡＣ１３６は、ベースバンドサブシステム１１０内のディジタル通信情報を、接続１４０を通してＲＦサブシステム１３０に送るためのアナログ信号に変換する。本発明の１つの面によれば、ＤＡＣ１３８は、接続１４４を通して、電力制御要素２００に基準電圧の電力レベル信号を供給する。接続１４０は、２つの向きづけられた矢印として示されているが、デジタルドメインからアナログドメインへの変換後ＲＦサブシステム１３０によって送信されるべき情報を含む。
【００２０】
ＲＦサブシステム１３０は変調器１４３を含む。変調器１４３は、接続１５０を通してシンセサイザ１４８から周波数基準信号（「局部発振器」信号または「ＬＯ」とも呼ばれる。）を受け取った後、受け取ったアナログ情報を変調し、変調された信号を接続１５２を通してアップコンバータ１５４に供給する。アップコンバータ１５４はまた接続１５６を通してシンセサイザ１４８から周波数基準信号も受信する。シンセサイザ１４８は、アップコンバータ１５４が接続１５２の変調された信号をアップコンバートする周波数を決定する。
【００２１】
アップコンバータ１５４は、適切な送信周波数の完全に変調された信号を、接続１５８を通して、電力増幅器１６０に供給する。電力増幅器１６０は、接続１５８上の変調された信号を、接続１６２を通してアンテナ１６４に送るために適切な電力レベルまで増幅する。図において、スイッチ１６６は、接続１６２上の増幅された信号がアンテナ１６４に送られるか、またはアンテナ１６４からの受信信号がフィルタ１６８に供給されるかを制御する。スイッチ１６６の動作は、接続１３２を通したベースバンドサブシステム１１０からの制御信号によって制御される。
【００２２】
接続１６２上の増幅された送信信号の一部は、接続１７０を通して電力制御要素２００に供給される。電力制御要素２００は、閉じた電力制御フィードバックループを構成してもよく、接続１７２上に情報信号を供給して、接続１５８上の信号が増幅されるべき正しい電力レベルについて電力増幅器１６０に知らせる。電力制御要素２００の動作は、図２，３および４に関して、さらに詳しく説明されるであろう。
【００２３】
アンテナ１６４によって受信された信号は、ベースバンドサブシステム１１０により決定される適切な時に、スイッチ１６６で受信フィルタ１６８に向けられる。受信フィルタ１６８は、受信信号を濾波して、濾波された信号を低雑音増幅器（ＬＮＡ）１７６に対する接続１７４上に供給する。受信フィルタ１６８は、携帯トランシーバ１００が動作しているそのセルラシステムの全てのチャンネルを通過させるバンドパスフィルタあってもよい。例として、９００ＭＨｚのＧＳＭシステムに対しては、受信フィルタ１６８は、それぞれ２００ＫＨｚの１２４の隣接する全てのチャンネルを含む９３５．１ＭＨｚから９５９．９ＭＨｚの全ての周波数を通過させる。このフィルタの目的は、所望の領域の外側の全ての周波数を取り除くことである。ＬＮＡ１７６は、接続１７４上の非常に弱い信号を、ダウンコンバータ１７８がその信号をダウンコンバートして送信周波数からベースバンド周波数に戻すことができるレベルにまで増幅する。また、ＬＮＡ１７６およびダウンコンバータ１７８の機能は、例えば低雑音ブロックダウンコンバータ（ＬＮＢ）のような他の要素を使って行うことができるが、これに限定されない。
【００２４】
ダウンコンバータ１７８は、シンセサイザ１４８から、接続１８０を通して、「局部発振器」信号または「ＬＯ」と呼ばれる周波数基準信号を受け取る。その信号は、ダウンコンバータ１７８に、接続１８２を通してＬＮＡ１７６から受け取った信号をダウンコンバートするべき正確な周波数を知らせる。ダウンコンバートされた周波数は中間周波数（ＩＦ）と呼ばれる。ダウンコンバータ１７８は、ダウンコンバートされた信号を、接続１８４を通して、「ＩＦフィルタ」とも呼ばれるチャンネルフィルタ１８６に送る。チャンネルフィルタ１８６は、ダウンコンバートされた信号を濾波して、それを接続１８８を通して増幅器１９０に供給する。チャンネルフィルタ１８６は、１つの所望のチャンネルを選択し、他の全てを拒絶する。ＧＳＭシステムを例として使うと、１２４の隣接するチャンネルのうちの１つだけが実際に受信されるべきである。全てのチャンネルが受信フィルタ１６８によって通過させられ、ダウンコンバータ１７８によって周波数がダウンコンバートされた後、１つの所望のチャンネルだけが、チャンネルフィルタ１８６の中央周波数に正確に現れるであろう。シンセサイザ１４８は、ダウンコンバータ１７８に対する接続１８０に供給される局部発振器の周波数を制御することによって、選択されるチャンネルを決定する。増幅器１９０は受信信号を増幅し、増幅された信号を接続１９２を通して復調器１９４に供給する。復調器１９４は、送信されたアナログ信号を復元し、この情報を表す信号を、接続１９６を通してＡＤＣ１３４に供給する。ＡＤＣ１３４はこれらのアナログ信号をベースバンド周波数のディジタル信号に変換し、それをバス１２８を通してさらにその後の処理のためにＤＳＰ１２６に転送する。
【００２５】
図２は、図１の電力制御要素２００を説明するブロック図である。簡単化のために、図１の変調器１４６とアップコンバータ１５４の機能は、図２では、発振器２０２を使って説明されている。発振器２０２は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）であってもよく、非常にきれいな変調された信号（すなわち、帯域外雑音が非常に少ない信号）を、接続１５８を通して電力増幅器１６０に供給する。低雑音の変調された信号を電力増幅器１６０に供給するために発振器２０２を使うことにより、電力増幅器１６０の前および後に濾波を行う必要性が低くなるか、または不要になる。本発明の１つの面によれば、発振器２０２から電力増幅器１６０に供給される信号は、位相変調された信号だけを含む。
【００２６】
接続１６２上に存在する出力電力の一部は、結合器２１０によって、接続１７０を通して可変ゲイン要素２１２に向けられる。可変ゲイン要素２１２は、その回路の用途のために必要とされるゲインの大きさに依って増幅器または減衰器のどちらかにすることができる。例えば、可変ゲイン要素２１２が増幅器であるか減衰器であるかは、そのシステムの他の部分における信号レベルと電力レベルによって決定される。可変ゲイン要素２１２は、振幅変調された信号がこの発明の閉じた電力制御フィードバックループに導入される手段として使用される。それにより携帯トランシーバ１００（図１）がＰＭ成分およびＡＭ成分の両方を含む信号を送信ことを可能にしながら、ＰＭ成分だけが接続１５８上の電力増幅器１６０の入力に供給されることを可能にする。接続２１６を通して可変ゲイン要素２１２の制御入力に加えられるＡＭ信号は、接続１６２上の電力増幅器１６０の出力において望まれるＡＭ信号の逆異形である。このようにして、電力増幅器１６０は、非線形で、したがって非常に効率の良い増幅器であることができる。本発明のこの面を用いることによって、携帯トランシーバ１００（図１）は、非線形の、非常に効率の良い電力増幅器を使用する利点を維持しながら、なおＰＭ成分とＡＭ成分の両方を含む信号を送信する能力を持つことができる。
【００２７】
次に図２の電力制御要素２００の説明に戻ると、可変ゲイン要素２１２は、ＡＭ成分をフィードバックループに導入した後に、ＲＦエネルギを、接続２１８を通して、対数（ｌｏｇ）検出器２２０に供給する。対数検出器２２０は、接続２１８上のＲＦ信号を受け取り、接続２２２上に、接続２１８上に存在するＲＦ電力信号のレベルを表す直流（ＤＣ）ベースバンド信号を供給する。また図１のＤＡＣ１３８からの基準電圧の電力制御信号が、接続１４４を通してローパスフィルタ２２６に供給される。ローパスフィルタ２２６は、接続１４４上に供給された所望の電力レベル信号を、接続２２８を通り比較器２３０に向かって通過させるが、ＤＡＣ１３８の階段状の出力関数に帰因する高い周波数成分を拒絶する特性を持つ。比較器２３０は、接続２２２上の信号レベルを接続２２８上の信号レベルと比較し、その差を表す誤差信号を接続２３２上に出力する。接続２３２上の誤差信号は、電力増幅器１６０からの測定された出力電力と接続１４４上に供給される所望の出力レベルの間の差を表す。
【００２８】
接続２３２上の誤差信号はループフィルタ２３４に供給される。ループフィルタ２３４は、本発明のこの面では、受動フィルタ、帯域制限された増幅器、または積分器であり得る。ループフィルタ２３４は、増幅された誤差信号を、ゲインシャーパ２３８に対する接続２３６上に供給する。ゲインシャーパ２３８は、電力増幅器１６０の非線形の制御形のほぼ逆特性である非線形の伝達関数を提供する。このように、ゲインシャーパ２３８は制御ループを「線形化」する。なぜならそれにより、総合ループゲインが、どの動作点、すなわちどの電力レベルにおいても、ほぼ同じになるからである。ゲインシャーパ２３８は電力増幅器１６０が線形の制御特性を示す場合には必要でないことは、注意されるべきである。ゲインシャーパ２３８からの信号は、接続２４０を通してドライバ２４２に供給される。ドライバ２４２は、接続２４０上の信号の増幅された駆動レベルを、接続１７２を通して電力増幅器１６０に供給する。このようにして、電力増幅器１６０の出力電力が電力制御要素２００により制御され、送信信号のＡＭ成分がフィードバックループを通して電力増幅器１６０に導入される。
【００２９】
本質的に、電力制御要素２００内の構成要素は、電力増幅器１６０にたいする閉じた電力制御フィードバックループを形成する。このようにして、そして本発明のこの面により、本発明の閉じた電力制御フィードバックループを用いた携帯トランシーバ１００（図１）は、非常に効率が良い非線形の電力増幅器１６０の使用と閉ループ電力制御フィードバック制御システムの利点を維持しながら、ＰＭ成分およびＡＭ成分の両方を含む送信信号を供給することができる。本発明の閉じた電力制御フィードバックループは、可変ゲイン要素を通して所望のＡＭ成分の１つの逆異形を導入することにより、本質的に、フィードバック信号を一定に保ち、それにより電力増幅器１６０の出力を可変ゲイン要素２１２のゲインの変化に対して逆になるように効率的に振幅変調する。可変ゲイン要素を所望の振幅変調の逆信号である信号で制御することにより、出力信号は望むように振幅変調される。このようにして、広く使用されているＧＳＭ翻訳ループ構成を維持しながら、ＰＭ成分およびＡＭ成分の両方を含む信号を送信する能力を付与することができる。
【００３０】
ＰＭ成分およびＡＭ成分の両方を含む変調信号が電力増幅器に供給される用途においては、ＡＭからＰＭへの変換の発生を減らすために、電力増幅器は線形であることが好ましい。ＡＭからＰＭへの変換は、非常に効率が良い増幅器の場合に最もひどい増幅器の位相シフト特性に依存する固有の振幅のために発生する。このような増幅器においては、増幅器の位相シフト特性が信号の振幅と共に変化するので、信号のＡＭが位相の変調を引き起こし、送信信号が歪む。あいにく、ＡＭからＰＭへの変換が少ない線形増幅器は、非常に非効率である。
【００３１】
このような用途にも、本発明の閉じた電力制御フィードバックループ、および具体的には可変ゲイン要素２１２は、閉ループ電力制御フィードバックを提供するために使用することができる。このような用途において、可変ゲイン要素２１２を通して所望の送信信号のＡＭ成分の逆数を注入することにより、ＡＭおよびＰＭを含む所望の信号が接続１６２上に得られる。ＰＭ成分とＡＭ成分の両方が電力増幅器の入力に供給されるシステムに使用される代表的な閉じた電力制御フィードバックループでは、閉じた電力制御フィードバックループは、電力増幅器１６０の出力に存在するＡＭ成分を打ち消す方向に働く。本発明のこの面によれば、所望のＡＭ成分の逆信号を接続２１６を通して可変ゲイン要素２１２に注入することにより、ＡＭ成分はフィードバックループ内で見えなくなり、したがってフィードバックループは信号の平均電力に対してのみ働く。それにより本発明の閉じた電力制御フィードバックループがＰＭ成分とＡＭ成分の両方が電力増幅器の入力として供給されるシステムにおいて閉ループ電力制御を提供することを可能にする。
【００３２】
図３は、図２の電力制御要素の別の面３００を説明するブロック図である。図３に示されるように、可変ゲイン要素２１２は対数検出器３０２の出力を受けるようにおかれている。本発明のこの面においては、対数検出器３０２は、接続１７０上で得られるＲＦ電力信号のレベル表すＤＣベースバンド信号を、接続２１８を通して可変ゲイン要素２１２に供給する。可変ゲイン要素２１２は、図２に関して上で説明したように動作し、所望のＡＭ成分の逆信号を含むＲＦ電力制御のレベルを表すＤＣベースバンド信号を、接続２２２を通して比較器２３０に提供する。図３に示される回路の残りの部分は、図２に関して上で説明したのと同じ様に動作する。
【００３３】
図４は、図２の電力制御要素２００の別の面４００を説明するブロック図である。図４に示されるように、可変ゲイン要素４０２は、ローパスフィルタ４０４の出力を接続４０６を通して受け取り、信号の所望のＡＭ成分と共にＤＡＣ１３８（図１）からの基準電圧を含む信号を、接続２２８を通して比較器２３０に供給する。図２および図３に関して上に説明された構成との相違は、図４に示される構成は、所望のＡＭ信号（上に示されているような所望のＡＭ信号の逆信号ではない）を、可変ゲイン要４０２の制御入力に、接続４０８を通して導入していることである。このＡＭ信号はＤＡＣ１３８により供給される基準信号に適用されるので、そしてループの出力は基準信号に追従するので、接続４０８を通して加えられるＡＭ信号は逆転されない。対数検出器３０２は、接続１７０上に存在するＲＦ電力信号のレベルを表すＤＣベースバンド信号を、接続２２２を通して比較器２３０に供給する。図４に示される回路の残りの部分は、図２に関して上に説明したのと同じ様に動作する。図４の図３との比較は、その目的が、比較器の出力がＡＭではなく信号の平均電力にだけ応動することであることを示す。図４に示されるように、接続４０８上の導入されたＡＭ信号は、実際の所望のＡＭであり、逆信号ではない。このように、比較器２３０によって比較される両方の信号は同じＡＭ成分を含み、これらは比較器の出力中では相殺されるので、ループの残りの部分はＡＭではなく平均電力に比例する差信号にだけ応動する。図３の実施例の場合には、接続２２２からの入力は、可変ゲイン要素４０２における逆ＡＭ信号の導入によってＡＭを除去されているので、比較器２３０に入るどちらの信号もＡＭを持たない。
【００３４】
本発明のいろいろな実施例が説明されたが、この発明の範囲内にあるさらに多数の実施例や実現が可能であることは、この分野の専門家には明らかであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびそれらと同等の部分から判断することを除いて限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
本発明は次の図を参照することでより良く理解されることができる。図中の構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、その代わりに本発明の原理をわかりやすく説明することに力点がおかれている。さらに、図では、類似の数字は異なる図を通して対応する部品を指している。
【図１】  図１は、簡単化された携帯トランシーバを説明するブロック図である。
【図２】  図２は、図１の電力制御要素をさらに詳しく説明するブロック図である。
【図３】  図３は、図２の電力制御要素の別の面を説明するブロック図である。
【図４】  図４は、図２の電力制御要素のさらに別の面を説明するブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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