(57)【要約】【課題】  量子化雑音を抑圧し、かつ高効率動作が可能な送信回路およびそれに用いられるデータ変換部、データ変換方法ならびに通信機器を提供すること。【解決手段】  本発明は、入力信号に所定のデータ変換を施して出力するデータ変換部である。データ変換部は、入力信号を離散化することで、入力信号よりも大きさに関して分解能が低い信号を生成する信号処理部と、分解能が低い信号から入力信号を引き算することで量子化雑音を抽出する引き算部と、所望波周波数近傍の量子化雑音を抽出するフィルタと、分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音を除去する引き算部とを備える。【選択図】  図６ 
2005295521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号に所定のデータ変換を施して出力するデータ変換装置であって、
前記入力される信号を離散化して、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する第１の演算部と、
前記第１の演算部によって生成された分解能の低い信号から、前記第１の演算部において発生した量子化雑音成分を抽出する第２の演算部と、
前記第２の演算部によって抽出された量子化雑音成分から、中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出する第３の演算部と、
前記第１の演算部によって生成された分解能の低い信号と、前記第３の演算部によって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分とに基づいて、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する第４の演算部とを備える、データ変換装置。
【請求項２】
前記第１の演算部は、前記入力される信号を離散化して、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する信号処理部を備え、
前記第２の演算部は、前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記入力される信号を引き算して、前記信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する第１の引き算部を備え、
前記第３の演算部は、前記第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、前記入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出するフィルタを備え、
前記第４の演算部は、前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する第２の引き算部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のデータ変換装置。
【請求項３】
前記入力される信号は、直交データであって、
前記信号処理部は、
前記直交データの大きさを示す振幅データを生成し、前記直交データから当該振幅データを割り算して位相データを生成することで、前記直交データを当該振幅データ及び位相データに座標変換する座標変換部と、
前記振幅データを２値以上にデルタシグマ変調し、前記振幅データの分解能を低下させるデルタシグマ変調器と、
前記デルタシグマ変調器でデルタシグマ変調された振幅データと、前記位相データとを掛け算し、前記直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力する掛け算部とを備えることを特徴とする、請求項２に記載のデータ変換装置。
【請求項４】
前記入力される信号は、直交データであって、
前記信号処理部は、
前記直交データが入力される少なくとも１つの引き算部と、
前記引き算部に接続され、前記直交データの各要素を積分する少なくとも１つのベクトル積分部と、
前記ベクトル積分部によって積分された直交データに対して、少なくとも２以上の離散値を用い、前記積分された直交データの大きさが入力された直交データの大きさよりも小さい最大の離散値となるようにし、かつ、前記積分された直交データの位相が入力された直交データの位相と等しくなるようにして量子化し、入力された直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力するベクトル量子化部とを備え、
前記引き算部は、前記入力された直交データから前記ベクトル量子化部によって量子化された直交データを引くことを特徴とする、請求項２に記載のデータ変換装置。
【請求項５】
前記入力される信号は、直交データを基に変調された変調波信号であって、
前記信号処理部は、前記変調波信号を２値以上にデルタシグマ変調することによって、前記変調波信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を出力するデルタシグマ変調器を備えることを特徴とする、請求項２に記載のデータ変換装置。
【請求項６】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項３に記載のデータ変換装置。
【請求項７】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項４に記載のデータ変換装置。
【請求項８】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項５に記載のデータ変換装置。
【請求項９】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項３に記載のデータ変換装置。
【請求項１０】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項４に記載のデータ変換装置。
【請求項１１】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項５に記載のデータ変換装置。
【請求項１２】
前記フィルタのカットオフ周波数は、前記フィルタがローパス型である場合、前記信号処理部におけるサンプリング周波数の１／２よりも小さく、前記フィルタがバンドパス型である場合、前記入力される信号の中心周波数から前記サンプリング周波数の１／２を引いた周波数よりも大きく、前記入力される信号の中心周波数に前記サンプリング周波数の１／２を加えた周波数よりも小さいことを特徴とする、請求項２に記載のデータ変換装置。
【請求項１３】
入力信号に所定の処理を施して送信信号を出力する送信回路であって、
前記入力信号の全て又は一部が入力され、入力される信号に所定のデータ変換を施して出力するデータ変換部と、
前記データ変換部によって変換された信号を基にして、変調または増幅の少なくとも一方を行う変調増幅部と、
前記変調増幅部によって変調又は増幅の少なくとも一方が行われた信号から、所定のカットオフ周波数で帯域外の不要な成分を除去することで、前記送信信号を出力するバンドパスフィルタとを備え、
前記データ変換部は、
入力される信号を離散化して、当該入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する信号処理部と、
前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記入力される信号を引き算して、前記信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する第１の引き算部と、
前記第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、前記入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出するフィルタと、
前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する第２の引き算部とを備える、送信回路。
【請求項１４】
前記入力信号は、直交データであって、
前記データ変換部は、直交データが入力され、
前記変調増幅部は、
前記データ変換部によって変換された信号を変調するベクトル変調部と、
前記ベクトル変調部によって変調された信号を所定の出力レベルまで増幅する増幅部とを備えることを特徴とする、請求項１３に記載の送信回路。
【請求項１５】
前記ベクトル変調部は、直交変調にて変調することを特徴とする、請求項１４に記載の送信回路。
【請求項１６】
前記入力信号は、直交データであって、
前記データ変換部は、直交データが入力され、
前記変調増幅部は、
前記データ変換部によって変換された信号を、極座標データに変換して振幅データ及び位相データを出力する極座標系変換部と、
前記位相データを角度変調することで角度変調波信号を出力する角度変調部と、
前記角度変調波信号を、前記振幅データの大きさに応じた電圧で振幅変調する振幅変調部と、
前記振幅データの大きさに応じて、前記振幅変調部に供給する電圧を制御する電圧制御部とを備えることを特徴とする、請求項１３に記載の送信回路。
【請求項１７】
前記入力信号は、直交データを基に変調された変調波信号であって、
前記データ変換部は、前記変調波信号が入力され、
前記変調増幅部は、前記データ変換部によって変換された信号を所定の出力レベルまで増幅する増幅部を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の送信回路。
【請求項１８】
前記入力信号は、振幅データ及び位相データからなる極座標データであって、
前記データ変換部は、前記振幅データが入力され、
前記変調増幅部は、
前記位相データを角度変調することで、角度変調波信号を出力する角度変調部と、
前記角度変調波信号を、前記データ変換部から出力された信号の大きさに応じた電圧で振幅変調する振幅変調部と、
前記データ変換部から出力された信号の大きさに応じて、前記振幅変調部に供給する電圧を制御する電圧制御部とを備えることを特徴とする、請求項１３に記載の送信回路。
【請求項１９】
入力信号に所定の処理を施して送信信号を出力する送信回路であって、
前記入力信号の全て又は一部が入力され、入力される信号に所定のデータ変換を施こして出力するデータ変換部と、
前記データ変換部によって変換された信号を基にして、変調または増幅の少なくとも一方を行う変調増幅部とを備え、
前記データ変換部は、
入力される信号を離散化して、当該入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する信号処理部と、
前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記入力される信号を引き算して、前記信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する第１の引き算部と、
前記第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、前記入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出するフィルタと、
前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する第２の引き算部とを備える、送信回路。
【請求項２０】
前記入力信号は、振幅データ及び位相データからなる極座標データであって、
前記データ変換部は、前記振幅データが入力され、
前記変調増幅部は、
前記データ変換部によって変換された信号によって出力電圧を制御する電圧制御部と、
前記電圧制御部によって制御された電圧を、所定のカットオフ周波数で帯域制限して、帯域外の雑音成分を除去するローパスフィルタと、
前記位相データを角度変調することで角度変調波信号を出力する角度変調部と、
前記角度変調波信号を前記ローパスフィルタによって出力された電圧で振幅変調する振幅変調部とを備える、請求項１９に記載の送信回路。
【請求項２１】
前記信号処理部は、
前記直交データの大きさを示す振幅データを生成し、前記直交データから当該振幅データを割り算して位相データを生成することで、前記直交データを当該振幅データ及び位相データに座標変換する座標変換部と、
前記振幅データを２値以上にデルタシグマ変調し、前記振幅データの分解能を低下させるデルタシグマ変調器と、
前記デルタシグマ変調器でデルタシグマ変調された振幅データと、前記位相データとを掛け算し、前記直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力する掛け算部とを備えることを特徴とする、請求項１４に記載の送信回路。
【請求項２２】
前記信号処理部は、
前記直交データの大きさを示す振幅データを生成し、前記直交データから当該振幅データを割り算して位相データを生成することで、前記直交データを当該振幅データ及び位相データに座標変換する座標変換部と、
前記振幅データを２値以上にデルタシグマ変調し、前記振幅データの分解能を低下させるデルタシグマ変調器と、
前記デルタシグマ変調器でデルタシグマ変調された振幅データと、前記位相データとを掛け算し、前記直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力する掛け算部とを備えることを特徴とする、請求項１６に記載の送信回路。
【請求項２３】
前記信号処理部は、
少なくとも１つの引き算部と、
前記引き算部に接続され、前記直交データの各要素を積分する、少なくとも１つのベクトル積分部と、
前記ベクトル積分部によって積分された直交データに対して、少なくとも２以上の離散値を用い、前記積分された直交データの大きさが入力された直交データの大きさよりも小さい最大の離散値となるようにし、かつ、前記積分された直交データの位相が入力された直交データの位相と等しくなるようにして量子化し、入力された直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力するベクトル量子化部とを備え、
前記引き算部は、入力された直交データから前記ベクトル量子化部によって量子化された直交データを引くことを特徴とする、請求項１４に記載の送信回路。
【請求項２４】
前記信号処理部は、
前記直交データが入力される少なくとも１つの引き算部と、
前記引き算部に接続され、前記直交データの各要素を積分する少なくとも１つのベクトル積分部と、
前記ベクトル積分部によって積分された直交データに対して、少なくとも２以上の離散値を用い、前記積分された直交データの大きさが入力された直交データの大きさよりも小さい最大の離散値となるようにし、かつ、前記積分された直交データの位相が入力された直交データの位相と等しくなるようにして量子化し、入力された直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力するベクトル量子化部とを備え、
前記引き算部は、入力された直交データから前記ベクトル量子化部によって量子化された直交データを引くことを特徴とする、請求項１６に記載の送信回路。
【請求項２５】
前記信号処理部は、前記入力される信号を２値以上にデルタシグマ変調することによって、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を出力するデルタシグマ変調器を備えることを特徴とする、請求項１７に記載の送信回路。
【請求項２６】
前記信号処理部は、前記入力される信号を２値以上にデルタシグマ変調することによって、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を出力するデルタシグマ変調器を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の送信回路。
【請求項２７】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２１に記載の送信回路。
【請求項２８】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２２に記載の送信回路。
【請求項２９】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２３に記載の送信回路。
【請求項３０】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２４に記載の送信回路。
【請求項３１】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２５に記載の送信回路。
【請求項３２】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が１であり、
前記フィルタは、ローパスフィルタであることを特徴とする、請求項２６に記載の送信回路。
【請求項３３】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２１に記載の送信回路。
【請求項３４】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２２に記載の送信回路。
【請求項３５】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２３に記載の送信回路。
【請求項３６】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２４に記載の送信回路。
【請求項３７】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２５に記載の送信回路。
【請求項３８】
前記信号処理部の雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数であり、
前記フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする、請求項２６に記載の送信回路。
【請求項３９】
前記フィルタのカットオフ周波数は、前記フィルタがローパス型である場合、前記信号処理部におけるサンプリング周波数の１／２よりも小さく、前記フィルタがバンドパス型である場合、前記入力される信号の中心周波数から前記サンプリング周波数の１／２を引いた周波数よりも大きく、前記入力される信号の中心周波数に前記サンプリング周波数の１／２を加えた周波数よりも小さいことを特徴とする、請求項１３に記載の送信回路。
【請求項４０】
前記フィルタのカットオフ周波数は、前記フィルタがローパス型である場合、前記信号処理部におけるサンプリング周波数の１／２よりも小さく、前記フィルタがバンドパス型である場合、前記入力される信号の中心周波数から前記サンプリング周波数の１／２を引いた周波数よりも大きく、前記入力される信号の中心周波数に前記サンプリング周波数の１／２を加えた周波数よりも小さいことを特徴とする、請求項１９に記載の送信回路。
【請求項４１】
通信機器であって、
送信信号を生成するための送信回路と、
前記送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備え、
前記送信回路は、請求項１３に記載の送信回路であることを特徴とする、通信機器。
【請求項４２】
通信機器であって、
送信信号を生成するための送信回路と、
前記送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備え、
前記送信回路は、請求項１９に記載の送信回路であることを特徴とする、通信機器。
【請求項４３】
電子機器であって、
増幅器と、
入力信号を前記増幅器に入力するための信号に変換して出力するデータ変換部とを備え、
前記データ変換部は、
前記入力信号を離散化して、前記入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する信号処理部と、
前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記入力信号を引き算して、前記信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する第１の引き算部と、
前記第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、前記入力信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出するフィルタと、
前記信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、前記フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、前記入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する第２の引き算部とを備えることを特徴とする、電子機器。
【請求項４４】
入力される信号に所定のデータ変換を施して出力するデータ変換方法であって、
前記入力される信号を離散化して、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成するステップと、
前記生成するステップによって生成された分解能の低い信号から、前記入力される信号を引き算して、前記生成するステップにおいて発生した量子化雑音成分を抽出するステップと、
前記量子化雑音成分を抽出するステップによって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、前記入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出するステップと、
前記生成するステップによって生成された分解能の低い信号から、前記抽出するステップによって抽出された所望波近傍の量子化雑音成分を引き算することで、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力するステップとを備える、データ変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、無線ＬＡＮ等の通信機器に用いられる送信回路、およびオーディオ機器、映像機器等の電子機器ならびにそれらに用いられるデータ変換部、データ変換方法に関し、より特定的には、量子化雑音を抑制し、小型で高効率動作が可能な送信回路、通信機器および電子機器ならびにそれらに用いられるデータ変換器、データ変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や無線ＬＡＮ等の移動通信システムの端末側に設けられる通信機器は、広いパワー増幅の範囲で出力信号の線形性を確保しつつ、かつ低消費電力で動作することが求められている。従って、このような通信機器には、出力信号の線形性を確保しつつ、かつ低消費電力で出力信号のパワー増幅を行うことができる送信回路が求められる。
【０００３】
図３３は、従来の通信機器の構成の一例を示すブロック図である。図３３において、従来の通信機器は、送信回路９００、受信回路９５１、アンテナ共用器９５２、及びアンテナ９５３を備える。送信回路９００で生成された高周波送信信号は、アンテナ共用器９５２を介して、アンテナ９５３から空間に放射される。一方、アンテナ９５３で受信された高周波信号は、アンテナ共用器９５２を介して、受信回路９５１に送られて、受信処理される。アンテナ共用器９５２として、例えば、スイッチや誘導体、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタ、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）フィルタ等を用いた共有器（デュプレクサ）が用いられる。
【０００４】
従来の通信機器に用いられる送信回路９００としては、例えば、特開２００２−３２５１０９号公報に開示されたものがある。図３４は、従来の送信回路９００の構成の一例を示すブロック図である。以下、図３４に示す送信回路９００を第１の従来例の送信回路と記す。図３４において、第１の従来例の送信回路は、データ生成部９０１、出力端子９０２、デルタシグマ変調器９０３、角度変調部９０４、電圧制御部９０５、振幅変調部９０６、及びバンドパスフィルタ９０７を備える。
【０００５】
データ生成部９０１は、送信するデータとして、振幅データ及び位相データを生成する。振幅データは、デルタシグマ変調器９０３に入力される。デルタシグマ変調器９０３は、振幅データをデルタシグマ変調して、デルタシグマ変調信号を出力する。デルタシグマ変調信号は、電圧制御部９０５に入力される。電圧制御部９０５は、デルタシグマ変調信号によって制御された電圧を振幅変調部９０６に供給する。
【０００６】
一方、位相データは、角度変調部９０４に入力される。角度変調部９０４は、位相データを角度変調して、角度変調波信号を出力する。振幅変調部９０６は、角度変調波信号を、電圧制御部９０５から供給された電圧で振幅変調して変調波信号を生成する。振幅変調部９０６で生成された変調波信号は、バンドパスフィルタ９０７に入力される。バンドパスフィルタ９０７は、振幅変調部９０６で生成された変調波信号から、帯域外の不要な成分を取り除く。バンドバスフィルタ９０７で不要な成分が取り除かれた変調波信号は、端子９０２を介して出力される。
【０００７】
デルタシグマ変調器９０３は、例えば、振幅データを０及び実数の２値でデルタシグマ変調した場合、０及び実数の２値に離散化されたデルタシグマ変調信号を出力する。すなわち、デルタシグマ変調信号は、オン／オフの２状態しかなく、オン状態のレベルが一定であるため、振幅変調部９０６の非線形性の影響を受けにくい信号となる。そのため、第１の従来例の送信回路は、歪みの少ない送信信号を出力することができる。
【０００８】
また、上述した送信回路以外にも、従来の通信機器に用いられる送信回路９００としては、例えば、特開２００４−０７２７３４号公報に開示されたものがある。図３５は、従来の送信回路９００の構成の一例を示すブロック図である。以下、図３５に示す送信回路９００を第２の従来例の送信回路と記す。図３５において、第２の従来例の送信回路は、入力端子９１１、データ変換部９１２、増幅器９１３、バンドパスフィルタ９１４、及び出力端子９１５を備える。
【０００９】
データ変換部９１２は、入力端子９１１を介して入力された入力信号に所定のデータ変換を施して、入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を出力する。具体的には、データ変換部９１２は、入力信号に含まれる振幅成分である振幅データをデルタシグマ変調し、デルタシグマ変調した振幅データと、入力信号に含まれる位相成分である位相データとを掛け算することで、入力信号よりも分解能の低い信号を生成する。増幅器９１３は、データ変換部９１２から出力された信号を増幅して、バンドパスフィルタ９１４に出力する。バンドパスフィルタ９１４は、増幅器９１３で増幅された信号から、デルタシグマ変調時に発生した量子化雑音を取り除く。量子化雑音が取り除かれた信号は、出力端子９１５を介して出力される。
【特許文献１】特開２００２−３２５１０９号公報
【特許文献２】特開２００４−０７２７３４号公報
【特許文献３】特開２００４−０７２７３５号公報
【非特許文献１】エス・アール・ノースワーシ（Ｓ．Ｒ．Ｎｏｒｓｗｏｒｔｈｙ）他、「デルタ−シグマ  データ  コンバータ（Ｄｅｌｔａ−Ｓｉｇｍａ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ）」、１９９６年  アイトリプルイー（１９９６  ＩＥＥＥ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、第１及び第２の従来例の送信回路においては、後述するような課題が存在する。この課題について、第１の従来例の送信回路（図３４参照）を用いて説明する。第１の従来例の送信回路においては、振幅変調部９０６から出力された変調波信号は、デルタシグマ変調時に発生した量子化雑音を所望波周波数の比較的近傍まで含むことになる。図３６は、振幅変調部９０６から出力される変調波信号の波形例を示す図である。図３６において、横軸の周波数は、変調波信号の中心周波数（所望波周波数）からのずれを表している。図３６から、変調波信号には、所望波周波数の比較的近傍まで高いレベルで量子化雑音が含まれていることが確認される。従って、量子化雑音を取り除くバンドパスフィルタ９０７には、急峻な減衰特性を有することが求められる。このような特性を有するバンドパスフィルタ９０７は、信号の通過損失を小さくすること、及び物理的なサイズを小さくすることが困難である。
【００１１】
また、送信回路が送信周波数の帯域を変化させたとき、急峻な減衰特性を有するバンドパスフィルタ９０７は、通過させる信号の帯域（信号の通過帯域）を頻繁に変化させる必要がある。図３７は、従来の送信回路におけるバンドパスフィルタ９０７に必要な特性の一例を示す図である。図３７において、バンドパスフィルタ９０７は、送信回路が送信周波数の帯域を変化させる度に、信号の通過帯域をＡ〜Ｄのように変化させている。図３７に示すような特性を実現するには、バンドパスフィルタ９０７には、例えば、バラクタのような容量可変素子を設ける必要がある。しかし、このようなバンドパスフィルタ９０７には、バラクタによって損失が発生したり、回路規模が大きくなったりするという問題がある。
【００１２】
また、従来の送信回路において、バンドパスフィルタ９０７に急峻な減衰特性を求めずに、デルタシグマ変調時に発生する量子化雑音を低減しようとすると、例えば、デルタシグマ変調器９０３のクロック周波数を高くすることが求められる。しかし、デルタシグマ変調器９０３には、クロック周波数を高くすると消費電力が増加する、及び回路規模が大きくなるという問題が発生する。すなわち、第１及び第２の従来例の送信回路には、急峻な減衰特性を有するバンドパスフィルタ９０７や高いクロック周波数で動作するデルタシグマ変調器９０３等を用いる必要があるため、回路の小型化及び低消費電力化を実現させることが難しいという課題が存在する。
【００１３】
このような課題を解決する従来の送信回路としては、例えば、特開２００４−０７２７３５号公報に開示されたものがある。図３８は、従来の送信回路９００の構成の一例を示すブロック図である。以下、図３８に示す送信回路９００を第３の従来例の送信回路と記す。図３８において、第３の従来例の送信回路は、入力端子９２１、信号処理部９２２、第１の信号発生源９２３、第２の信号発生源９２４、主増幅器９２５、補助増幅器９２６、合成器９２７、及び出力端子９２８を備える。
【００１４】
信号処理部９２２は、入力端子９２１を介して入力された信号Ｘ０に基づいて、第１の信号発生源９２３に出力する信号Ｘ１と、第２の信号発生源９２４に出力する信号Ｘ２とを生成する。第１の信号発生源９２３に出力する信号Ｘ１は、入力信号Ｘ０をデルタシグマ変調したものである。また、第２の信号発生源９２４に出力する信号Ｘ２は、第１の信号発生源９２３に出力する信号Ｘ１から、入力信号Ｘ０を除去したものである。
【００１５】
第１の信号発生源９２３は、２値または多値の離散的なアナログ信号を発生させ、発生させた信号を主増幅器９２５に出力する。第１の信号発生源９２３が出力する信号は、例えば、第１の信号発生源９２３への入力信号Ｘ１にデルタシグマ変調を施して得られた２値のアナログ信号であり、第１の信号発生源９２３への入力信号Ｘ１の成分と、デルタシグマ変調を施す際に発生する量子化雑音の成分を含む信号である。一方、第２の信号発生源９２４は、第１の信号発生源９２３が出力する信号の量子化雑音成分に相当する信号を出力する。
【００１６】
主増幅器９２５は、第１の信号発生源９２３が出力した信号を増幅し、増幅した信号を合成器９２７に出力する。また、補助増幅器９２６は、第２の信号発生源９２４が出力した信号を増幅し、増幅した信号を合成器９２７に出力する。合成器９２７は、主増幅器９２５及び補助増幅器９２６が出力した信号に基づいて、第１の信号発生源９２３が出力した信号に含まれる量子化雑音を除去する。具体的には、合成器９２７は、第１の信号発生源９２３が出力した信号に含まれる量子化雑音と、第２の信号発生源９２４が出力した信号（すなわち、量子化雑音）とが等振幅逆位相になるように調整し、これらの信号を合成することで、第１の信号発生源９２３が出力した信号から量子化雑音を除去する。合成器９２７で合成された信号は、出力端子９２８を介して出力される。これによって、第３の従来例の送信回路は、急峻な減衰特性を有するバンドパスフィルタや高いクロック周波数で動作するデルタシグマ変調器等を用いることなく量子化雑音を抑制することができる。
【００１７】
しかしながら、第３の従来例の送信回路（図３８参照）においては、第１の信号発生源９２３でデルタシグマ変調された信号（すなわち、所望波信号と量子化雑音とが含まれる信号）と、第２の信号発生源９２４で生成される信号（すなわち、量子化雑音）とを、それぞれ別々に増幅した後で、合成器９２７でアナログ的に合成して量子化雑音を除去している。したがって、第３の従来例の送信回路においては、合成器９２７で信号が合成されるまでの経路が長く、しかもアナログ部品が多くなるため、各経路における信号の大きさ、位相、及び遅延時間を合わせる制御が面倒となり、回路の小型化及び低消費電力化を十分に進められないという課題があった。
【００１８】
それ故に、本発明の目的は、面倒な制御をすることなく量子化雑音を抑制し、小型で高効率動作が可能な送信回路、通信機器および電子機器ならびにそれらに用いられるデータ変換器、データ変換方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、入力される信号に所定のデータ変換を施して出力するデータ変換装置に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ変換装置は、第１の演算部、第２の演算部、第３の演算部、及び第４の演算部を備える。
【００２０】
第１の演算部は、入力される信号を離散化して、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する。第２の演算部は、第１の演算部によって生成された分解能の低い信号から、第１の演算部において発生した量子化雑音成分を抽出する。第３の演算部は、第２の演算部によって抽出された量子化雑音成分から、中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出する。第４の演算部は、第１の演算部によって生成された分解能の低い信号と、第３の演算部によって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分とに基づいて、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する。
【００２１】
また、本発明のデータ変換装置は、以下の構成とすることもできる。第１の演算部は、入力される信号を量子化して、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する信号処理部を備える。第２の演算部は、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、入力される信号を引き算して、信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する第１の引き算部を備える。第３の演算部は、第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出するフィルタを備える。第４の演算部は、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、前記入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する第２の引き算部を備える。
【００２２】
好ましくは、入力される信号が直交データである場合、信号処理部は、座標変換部、デルタシグマ変調器、及び掛け算部を備える。座標変換部は、直交データの大きさを示す振幅データを生成し、直交データから振幅データを割り算して位相データを生成することで、直交データを振幅データ及び位相データに座標変換する。すなわち、位相データは、直交座標系で表されるデータとして出力される。デルタシグマ変調器は、振幅データを、２値以上にデルタシグマ変調し、振幅データの分解能を低下させる。掛け算部は、デルタシグマ変調器でデルタシグマ変調された振幅データと、位相データとを掛け算することで、直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力する。
【００２３】
また、入力される信号が直交データである場合、信号処理部は、少なくとも１つの引き算部、少なくとも１つのベクトル積分部、及びベクトル量子化部を備える構成としてもよい。引き算部には、直交データが入力される。ベクトル積分部は、引き算部に接続され、直交データの各要素を積分する。ベクトル量子化部は、ベクトル積分部によって積分された直交データに対して、少なくとも２以上の離散値を用い、積分された直交データの大きさが入力された直交データの大きさよりも小さい最大の離散値となるようにし、かつ、積分された直交データの位相が入力された直交データの位相と等しくなるようにして量子化し、入力された直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力する。引き算部は、入力された直交データからベクトル量子化部によって量子化された直交データを引き算する。
【００２４】
また、別の実施形態として、入力される信号が直交データを基に変調された変調波信号である場合、信号処理部は、デルタシグマ変調器を備える。デルタシグマ変調器は、例えば、入力される信号を２値以上にデルタシグマ変調することによって、入力される変調波信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を出力する。
【００２５】
例えば、信号処理部における雑音伝達関数の零点が１である場合、データ変換装置が備えるフィルタは、ローパスフィルタである。
【００２６】
また、例えば、信号処理部における雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数である場合、データ変換装置が備えるフィルタは、バンドパスフィルタである。
【００２７】
また、データ変換装置が備えるフィルタのカットオフ周波数は、フィルタがローパス型である場合、信号処理部におけるサンプリング周波数の１／２よりも小さいことが好ましい。また、データ変換装置が備えるフィルタのカットオフ周波数は、フィルタがバンドパス型である場合、入力される信号の中心周波数からサンプリング周波数の１／２を引いた周波数よりも大きく、入力される信号の中心周波数にサンプリング周波数の１／２を加えた周波数よりも小さいことが好ましい。
【００２８】
また、本発明は、入力信号に所定の処理を施して送信信号を出力する送信回路にも向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明の送信回路は、データ変換部、変調増幅部、及びバンドパスフィルタを備える。
【００２９】
データ変換部は、入力信号の全て又は一部が入力され、入力される信号に所定のデータ変換を施して出力する。変調増幅部は、データ変換部によって変換された信号を基にして、変調または増幅の少なくとも一方を行う。バンドパスフィルタは、変調増幅部によって変調又は増幅の少なくとも一方が行われた信号から、所定のカットオフ周波数で帯域外の不要な成分を除去することで、送信信号を出力する。より詳細には、データ変換部は、信号処理部、第１の引き算部、フィルタ、及び第２の引き算部を備える。
【００３０】
信号処理部は、入力される信号を離散化して、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する。第１の引き算部は、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、入力される信号を引き算して、信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する。フィルタは、第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出する。第２の引き算部は、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する。
【００３１】
入力信号が直交データである場合、データ変換部には直交データが入力される。変調増幅部は、データ変換部によって変換された信号を変調するベクトル変調部と、ベクトル変調部によって変調された信号を所定の出力レベルまで増幅する増幅部とを備える。
【００３２】
例えば、ベクトル変調部は、データ変換部によって変換された信号を直交変調によって変調することができる。
【００３３】
また、別の実施形態として、入力信号が直交データである場合、データ変換部には直交データが入力される。この場合、変調増幅部は、極座標系変換部、角度変調部、振幅変調部、及び電圧制御部とを備える。極座標系変換部は、データ変換部によって変換された信号を、極座標データに変換して振幅データ及び位相データを出力する。角度変調部は、位相データを角度変調することで角度変調波信号を出力する。振幅変調部は、角度変調波信号を振幅データの大きさに応じた電圧で振幅変調する。電圧制御部は、振幅データの大きさに応じて振幅変調部に供給する電圧を制御する。
【００３４】
また、別の実施形態として、入力信号が直交データを基に変調された変調波信号である場合、データ変換部には、変調波信号が入力される。この場合、変調増幅部は、前記データ変換部によって変換された信号を所定の出力レベルまで増幅する増幅部を備える。
【００３５】
また、別の実施形態として、入力信号が振幅データ及び位相データからなる極座標データである場合、データ変換部には、振幅データが入力される。この場合、変調増幅部は、角度変調部、振幅変調部、及び電圧制御部を備える。角度変調部は、位相データを角度変調することで、角度変調波信号を出力する。振幅変調部は、角度変調波信号をデータ変換部から出力された信号の大きさに応じた電圧で振幅変調する。電圧制御部は、データ変換部から出力された信号の大きさに応じて、振幅変調部に供給する電圧を制御する。
【００３６】
また、別の実施形態として、本発明の送信回路は、データ変換部及び変調増幅部を備える構成とすることもできる。データ変換部は、入力信号の一部が入力され、入力される信号に所定のデータ変換を施して出力する。変調増幅部は、データ変換部によって変換された信号を基にして、変調または増幅の少なくとも一方を行うことで送信信号を出力する。より詳細には、データ変換部は、スカラーデータである変調波信号や振幅データが入力される。データ変換部は、信号処理部、第１の引き算部、フィルタ、及び第２の引き算部を備える。
【００３７】
信号処理部は、入力される信号を離散化して、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する。第１の引き算部は、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、入力される信号を引き算して、信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する。フィルタは、第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出する。第２の引き算部は、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する。
【００３８】
送信回路には、振幅データ及び位相データからなる極座標データが入力される。この場合、データ変換部には、振幅データが入力される。また、変調増幅部は、電圧制御部、ローパスフィルタ、角度変調部、及び振幅変調部を備える。電圧制御部は、データ変換部によって変換された信号によって出力電圧を制御する。ローパスフィルタは、電圧制御部によって制御された電圧を、所定のカットオフ周波数で帯域制限して、帯域外の雑音成分を除去する。角度変調部は、位相データを角度変調することで角度変調波信号を出力する。振幅変調部は、角度変調波信号をローパスフィルタによって出力された電圧で振幅変調する。
【００３９】
直交データが入力されるデータ変換部に用いられる信号処理部は、座標系変換部、デルタシグマ変調器、及び掛け算部を備える。座標変換部は、直交データの大きさを示す振幅データを生成し、直交データから振幅データを割り算して位相データを生成することで、直交データを振幅データ及び位相データに座標変換する。デルタシグマ変調器は、振幅データを２値以上にデルタシグマ変調し、前記振幅データの分解能を低下させる。掛け算部は、デルタシグマ変調器でデルタシグマ変調された振幅データと、位相データとを掛け算し、直交データよりも分解能が低い信号を出力する。
【００４０】
また、直交データが入力されるデータ変換部に用いられる信号処理部は、少なくとも１つの引き算部、少なくとも１つのベクトル積分部、及びベクトル量子化部を備える構成とすることもできる。引き算部には、直交データが入力される。ベクトル積分部は、引き算部に接続され、直交データの各要素を積分する。ベクトル量子化部は、ベクトル積分部によって積分された直交データに対して、少なくとも２以上の離散値を用い、積分された直交データの大きさが入力された直交データの大きさよりも小さい最大の離散値となるようにし、かつ、積分された直交データの位相が入力された直交データの位相と等しくなるようにして量子化し、入力された直交データよりも大きさに関して分解能が低い信号を出力する。引き算部は、入力された直交データからベクトル量子化部によって量子化された直交データを引き算する。
【００４１】
また、スカラーデータである変調波信号や振幅データが入力されるデータ変換部に用いられる信号処理部は、デルタシグマ変調器を備える。デルタシグマ変調器は、入力される信号を２値以上にデルタシグマ変調することによって、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を出力する。
【００４２】
例えば、信号処理部における雑音伝達関数の零点が１である場合、データ変換部が備えるフィルタは、ローパスフィルタである。
【００４３】
また、例えば、信号処理部における雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数である場合、データ変換部が備えるフィルタは、バンドパスフィルタである。
また、例えば、デルタシグマ変調器の極が大きさ１の複素数である場合、データ変換器が備えるフィルタは、バンドパスフィルタである。
【００４４】
データ変換部が備えるフィルタのカットオフ周波数は、フィルタがローパス型である場合、信号処理部におけるサンプリング周波数の１／２よりも小さいことが好ましい。また、データ変換部が備えるフィルタのカットオフ周波数は、フィルタがバンドパス型である場合、入力される信号の中心周波数からサンプリング周波数の１／２を引いた周波数よりも大きく、入力される信号の中心周波数にサンプリング周波数の１／２を加えた周波数よりも小さいことが好ましい。
【００４５】
また、本発明は、通信機器及び電子機器にも向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明の通信機器は、上記に記載の全ての送信回路と、送信回路で生成された送信信号を出力するアンテナとを備える。
【００４６】
また、本発明の電子機器は、増幅器と、入力信号を増幅器に入力するための信号に変換して出力するデータ変換部とを備える。データ変換部は、第１の引き算部、フィルタ、及び第２の引き算部から構成される。第１の引き算部は、入力信号を離散化して、入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成する信号処理部と、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、入力信号を引き算して、信号処理部において発生した量子化雑音成分を抽出する。フィルタは、第１の引き算部によって抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、入力信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出する。第２の引き算部は、信号処理部によって生成された分解能の低い信号から、フィルタによって抽出された所望波周波数近傍の量子化雑音成分を引き算することで、入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号を出力する。
【００４７】
また、本発明は、入力される信号に所定のデータ変換を施して出力するデータ変換方法にも向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ変換方法は、入力される信号を離散化して、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号を生成し、分解能の低い信号から入力される信号を引き算して量子化時に発生した量子化雑音成分を抽出し、抽出された量子化雑音成分を所定のカットオフ周波数で帯域制限して入力される信号の中心周波数である所望波周波数近傍の量子化雑音成分を抽出し、分解能の低い信号から所望波近傍の量子化雑音成分を引き算することで、入力される信号よりも大きさに関して分解能の低い信号から所望波周波数近傍の量子化雑音成分が除去された信号にデータ変換する。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように本発明においては、データ変換部は、入力信号を量子化した後、量子化時に発生した量子化雑音を、所望波周波数の近傍から除去する。従って、面倒な制御をすることなく、所望波周波数近傍において量子化雑音が低減された信号を出力することができる。また、デルタシグマ変調器のクロック周波数又は次数を高くして、所望波周波数近傍の量子化雑音を低減させる必要がないので、このための消費電力を低減することができる。
【００４９】
また、送信回路は、所望波周波数近傍の量子化雑音が低減されることによって、急峻な減衰特性を有するバンドパスフィルタを用いる必要がなくなる。そのため、送信回路全体の消費電力を低減することができる。また、送信信号の周波数帯域が変化しても、バンドパスフィルタの通過帯域を変化させる必要がないので、このための消費電力も低減することができ、かつ回路規模を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図である。図１において、送信回路１は、入力端子１１、出力端子１２、データ変換部１３、ベクトル変調部１４、増幅器１５、及びバンドパスフィルタ１６を備える。
【００５１】
データ変換部１３は、入力信号に所定のデータ変換を施して出力する。ベクトル変調部１４は、データ変換部１３によって変換された信号を変調する。増幅器１５は、ベクトル変調部１４によって変調された信号を増幅する。バンドパスフィルタ１６は、増幅器１５によって増幅された信号から、所望の周波数帯域の信号を通過させる。なお、ベクトル変調部１４、及び増幅器１５は、変調増幅部を構成する。
【００５２】
以下、送信回路１の動作について説明する。
入力端子１１には、入力信号としてベースバンド信号が入力される。ここでは、ベースバンド信号として、互いに直交するベクトルで表されるＩデータ及びＱデータが入力されるものとする。以下、Ｉデータ及びＱデータのように直交座標系で表されるデータのことを直交データと記す。なお、入力信号である直交データは、多ビットで表現されるデジタル信号（すなわち、既に離散化された信号）であってもよいし、アナログ信号（離散化されていない信号）であってもよいものとする。
【００５３】
直交データは、入力端子１１を介して、データ変換部１３に入力される。データ変換部１３は、入力信号である直交データを入力信号よりも分解能が低い信号に変換する。具体的には、入力信号が離散化された信号である場合、データ変換部１３は、離散値同士の間隔を広くすることによって、入力信号である直交データを入力信号よりも分解能が低い信号に変換する。入力信号が離散化されていない信号である場合、データ変換部１３は、入力信号を離散化することによって、入力信号である直交データを入力信号よりも分解能が低い信号に変換する。以下、離散化といえば、離散化された信号の離散値同士の間隔を広くすること、及び離散化されていない信号を離散化することの両方を意味するものとする。
【００５４】
データ変換部１３では、入力信号の離散化に伴い、量子化雑音という所望波周波数以外の雑音成分が発生する。そこで、データ変換部１３は、所望波周波数の近傍から量子化雑音を取り除き、量子化雑音が所望波周波数近傍において低減された信号を出力する。なお、データ変換部１３については、後に具体的構成を挙げて説明する。
【００５５】
図２は、データ変換部１３から出力される信号の大きさ（出力されるＩデータ及びＱデータの２乗和の平方根）の波形例を示す図である。ただし、データ変換部１３は、入力信号を離散化することで、入力信号を２つの領域（例えば、大まかには０及び実数で表現される２つの領域）に分離したものとする。この場合、データ変換部１３から出力される信号の大きさは、図２のように出力がオン／オフで切り替えられたような信号となる。このように、データ変換部１３は、大きさに関して完全には離散化されていないが、オン／オフの２状態しかなく、各状態におけるレベルの変動が少ない信号を出力することができる。
【００５６】
データ変換部１３から出力された信号は、ベクトル変調部１４に入力される。ベクトル変調部１４は、データ変換部１３から出力された信号を変調し、変調波信号を出力する。図３は、ベクトル変調部１４から出力される信号の波形例を示す図である。図３に示されるように、ベクトル変調部１４は、オン及びオフ状態において包絡線の変動が小さい信号を出力することができる。ベクトル変調部１４は、例えば、入力信号を直交変調することで、変調波信号を出力する。
【００５７】
なお、図２及び図３において、信号の波形の包絡線が一定（完全な直線）にならないのは、データ変換部１３において量子化雑音の一部が除去されているためである。
【００５８】
ベクトル変調部１４から出力された変調波信号は、増幅器１５に入力される。増幅器１５は、変調波信号を必要な出力レベルまで増幅して出力する。図４は、一般的な増幅器の特性を示す図である。
【００５９】
図４を参照して、増幅器１５は、入力信号（変調波信号）のオン状態における包絡線の変動が小さいため、瞬時入力電力の変化範囲を狭い範囲で確保すればよい。瞬時入力電力の変化範囲が小さい信号は、増幅器１５の非線形領域においても、歪みの影響を受けにくい。そのため、増幅器１５は、非線形領域においても、歪みの小さい信号を出力することができる。また、図４から入力電力の変化に対する出力電力の変化量が小さいことがわかる。このことからも、増幅器１５においては、入力電力の変化による出力電力の歪みの影響が小さいことがわかる。
【００６０】
増幅器１５によって増幅された変調波信号は、バンドパスフィルタ１６に入力される。バンドパスフィルタ１６は、入力された変調波信号から帯域外の不要な雑音成分を除去して、所望の変調波信号を出力する。
【００６１】
バンドパスフィルタ１６は、データ変換部１３において、既に所望波周波数近傍の量子化雑音が除去されているため、急峻な減衰特性が要求されない。また、バンドパスフィル１６は、送信帯域内の量子化雑音が十分除去されていれば、通過帯域を広くできるため、送信信号の周波数が変化しても通過帯域を変化させる必要がない。図５は、本発明の第１の実施形態に係る送信回路１におけるバンドパスフィルタ１６に求められる特性の一例を示す図である。例えば、図３０に示される従来の送信回路におけるバンドパスフィルタ９０７は、通過帯域をＡ〜Ｄのように変化させているが、本実施形態におけるバンドパスフィルタ１６では、このように通過帯域を変化させる必要がない。
【００６２】
次に、データ変換部１３の具体的構成を説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態に係るデータ変換部１３の構成例を示すブロック図である。図６において、データ変換部１３は、入力端子１３１、出力端子１３２、信号処理部１３３、引き算部１３４、フィルタ１３５、及び引き算部１３６を備える。
【００６３】
図６において、入力端子１３１には、ベースバンド信号として、Ｉデータ及びＱデータが入力されてくる。Ｉデータ及びＱデータは、信号処理部１３３及び引き算部１３４に入力される。
【００６４】
図７は、信号処理部１３３及び引き算部１３４に入力される信号のスペクトラムの一例を示す図である。図７において、横軸の周波数は、入力信号の中心周波数（所望波周波数）からのずれを表している。また、図８は、図７の入力信号に含まれるベクトルデータの２乗和の存在確率を示す図である。なお、データ変換部１３の説明の中で示す各波形例は、１次変調として１６ＱＡＭ、シンボルレート２０ＭＨｚ、２次変調としてＯＦＤＭ、ＦＦＴ長６４で変調された信号を図６のデータ変換部１３の入力端子１３１から入力した場合の波形例である。
【００６５】
図６において、信号処理部１３３は、入力信号である直交データを離散化して、大きさに関して入力信号より分解能が低い信号を出力する。信号処理部１３３は、入力信号を離散化するときのサンプリングを高速に行う。例えば、信号処理部１３３は、数十倍から数千倍のオーバーサンプリングを行ってもよいものとする、このようなオーバーサンプリングを行うことで、信号処理部１３３は、出力信号のＳＮ比を改善することができる。信号処理部１３３については、具体的構成例を挙げて後に説明する。
【００６６】
図９は、信号処理部１３３から出力される信号のスペクトラムの一例を示す図である。また、図１０は、図９の信号に含まれるベクトルデータの２乗和の存在確率を示す図である。ただし、信号処理部１３３は、クロック周波数をシンボルレートの３２倍である６４０ＭＨｚに設定し、入力信号を２値に離散化したものとする。図９のように、信号処理部１３３から出力される信号には、所望波周波数（中心周波数）の近傍まで、離散化に伴って発生する量子化雑音が高いレベルで含まれる。
【００６７】
また、図１０において、ベクトルデータの２乗和の存在確率は、図８と比較して、ベクトルデータの大きさが０、又は定数にはっきりと離散化されている。なお、図１０において、ベクトルデータの２乗和の存在確率は、マイナス２０ｄＢにピークが存在するように見えるが、表示の都合上、マイナス無限大ｄＢからマイナス２０ｄＢまでの存在確率を積分したものを表している。ただし、実際、マイナス無限大ｄＢに存在が集中していることがわかっている。
【００６８】
信号処理部１３３から出力された信号は、引き算部１３４及び引き算部１３６に入力される。引き算部１３４は、信号処理部１３３によって出力された信号Ｉ2及びＱ2から、入力信号であるＩデータ及びＱデータを引き算し、Ｉｅ及びＱｅで示される信号を出力する。すなわち、引き算部１３４の出力Ｉｅ及びＱｅは、入力信号であるＩデータ及びＱデータをＩ及びＱとすると、式（１）、式（２）で示すことができる。
Ｉｅ＝Ｉ2―Ｉ・・・（１）
Ｑｅ＝Ｑ2―Ｑ・・・（２）
【００６９】
図１１は、引き算部１３４から出力された信号のスペクトラムの一例を示す図である。引き算部１３４から出力された信号Ｉｅ及びＱｅは、信号処理部１３３によって出力された信号から、入力信号を引いたものである。そのため、引き算部１３４から出力された信号Ｉｅ及びＱｅは、信号処理部１３３で発生した量子化雑音である。
【００７０】
引き算部１３４から出力された量子化雑音Ｉｅ及びＱｅは、フィルタ１３５に入力される。フィルタ１３５は、量子化雑音を所定のカットオフ周波数で帯域制限して、信号Ｉｅ2及びＱｅ2を出力する。フィルタ１３５から出力された信号Ｉｅ2及びＱｅ2は、引き算部１３６に入力される。
図１２は、フィルタ１３５から出力された信号のスペクトラムの一例を示す図である。ただし、フィルタ１３５は、カットオフ周波数８０ＭＨｚのローパスフィルタを用いているものとする。図１２において、フィルタ１３５から出力された信号は、所望波周波数近傍の量子化雑音を表している。
【００７１】
引き算部１３６には、信号処理部１３３の出力信号（量子化雑音を含む信号）と、フィルタ１３５の出力信号（所望波周波数近傍の量子化雑音）とが入力される。引き算部１３６は、信号処理部１３３の出力信号から、フィルタ１３５の出力信号を引き算する。図１３は、引き算部１３６から出力された信号のスペクトラムの一例を示す図である。図１３に示されるように、引き算部１３６は、所望波周波数近傍の量子化雑音が低減された信号を出力する。引き算部１３６の出力信号Ｉｔ及びＱｔは、式（３）及び（４）で表すことができる。
Ｉｔ＝Ｉ2−Ｉｅ2・・・（３）
Ｑｔ＝Ｑ2−Ｑｅ2・・・（４）
【００７２】
図１４は、図１３の信号に含まれるベクトルデータの２乗和の存在確率を示す図である。図１４において、ベクトルデータの２乗和の存在確率は、完全には離散化されていないが、図８と比較して、ダイナミックレンジが大幅に狭くなっていることが確認できる。このため、図１の送信回路１において、データ変換部１３によって出力された信号を扱うベクトル変調部１４、及び増幅器１５は、この狭い範囲での動作を確保すればよいことになる。なお、図１４において、ベクトルデータの２乗和の存在確率は、マイナス２０ｄＢにピークが存在するように見えるが、表示の都合上、マイナス無限大ｄＢからマイナス２０ｄＢまでの存在確率を積分したものを表している。
【００７３】
次に、信号処理部１３３について、２つ具体的構成例（図１５及び図１６）を挙げて説明する。
【００７４】
まず、信号処理部１３３について、第１の構成例を用いて説明する。
図１５は、信号処理部１３３の第１の構成例を示すブロック図である。図１５において、信号処理部１３３は、入力端子１３３１、出力端子１３３２、座標系変換部１３３３、デルタシグマ変調器１３３４、及び掛け算部１３３５を備える。
【００７５】
図１５において、入力端子１３３１には、ベースバンド信号として、Ｉデータ及びＱデータが入力されてくる。Ｉデータ及びＱデータは、座標系変換部１３３３に入力される。座標系変換部１３３３は、直交データであるＩデータ及びＱデータを、振幅データ及び位相データで表される極座標系のデータに変換する。以下、振幅データ及び位相データで表される極座標系のデータを、極座標データと記す。
すなわち、座標系変換部１３３３は、振幅データＭと、位相データＩｐ及びＱｐとを出力する。なお、位相データＩｐ及びＱｐは、位相データを直交座標系で表したものである。振幅データＭと位相データＩｐ及びＱｐとの関係は、入力されたベースバンド信号をＩ及びＱとすると、式（５）、式（６）、及び式（７）で表すことができる。
Ｍ＝（Ｉ2＋Ｑ2）1/2・・・（５）
Ｉｐ＝Ｉ／Ｍ・・・（６）
Ｑｐ＝Ｑ／Ｍ・・・（７）
【００７６】
座標系変換部１３３３から出力された振幅データＭは、デルタシグマ変調器１３３４に入力される。デルタシグマ変調器１３３４は、振幅データＭをデルタシグマ変調することで振幅データＭの分解能を低下させた信号を、デルタシグマ変調信号Ｍｄとして出力する。デルタシグマ変調信号Ｍｄは、掛け算部１３３５に入力される。ここで、デルタシグマ変調器１３３４は、一次にデルタシグマ変調してもよいし、二次にデルタシグマ変調してもよい。デルタシグマ変調器１３３４は、次数の高いデルタシグマ変調を行う程、所望波周波数近傍の量子化雑音を低減することができる。
【００７７】
一方、座標系変換部１３３３から出力された位相データＩｐ及びＱｐは、掛け算部１３３５に入力される。掛け算部１３３５は、位相データＩｐ及びＱｐと、デルタシグマ変調器１３３４から出力されたデルタシグマ変調信号Ｍｄとを掛け算し、直交データＩ2及びＱ2を出力する。掛け算部１３３５から出力された信号Ｉ2及びＱ2は、式（８）及び式（９）で示すことができる。出力端子１３３２は、式（８）及び式（９）で示される信号Ｉ2及びＱ2を出力する。
Ｉ2＝Ｍｄ・Ｉｐ・・・（８）
Ｑ2＝Ｍｄ・Ｑｐ・・・（９）
【００７８】
このように、第１の構成例による信号処理部１３３は、入力信号をデルタシグマ変調して出力するため、大きさに関して入力信号より分解能が小さくなった信号を出力することができる。
【００７９】
次に、信号処理部１３３について、第２の構成例を用いて説明する。
図１６は、信号処理部１３３の第２の構成例を示すブロック図である。図１６において、信号処理部１３３は、入力端子１３３１、出力端子１３３２、引き算部１３３６、ベクトル積分部１３３７、及びベクトル量子化部１３３８を備える。
【００８０】
図１６において、入力端子１３３１には、ベースバンド信号として、Ｉデータ及びＱデータが入力されてくる。Ｉデータ及びＱデータは、引き算部１３３６を介して、ベクトル積分部１３３７に入力される。ベクトル積分部１３３７は、Ｉデータ及びＱデータのそれぞれについて、ベクトル演算にて積分することで、積分された信号Ｉｖ及びＱｖを出力する。すなわち、ベクトル積分部１３３７に入力される直交データ列を（Ｉｉ、Ｑｉ）とした場合、ベクトル積分部１３３７からは、（Ｉｖ、Ｑｖ）＝（ΣＩｉ、ΣＱｉ）が出力される。ベクトル積分部１３３７から出力された信号Ｉｖ及びＱｖは、ベクトル量子化部１３３８に入力される。
【００８１】
ベクトル量子化部１３３８は、入力信号Ｉｖ及びＱｖを量子化し、信号Ｉ3及びＱ3を出力する。Ｉ3及びＱ3は、式（１０）及び式（１１）、又は式（１２）及び式（１３）で表すことができる。ここで、ａは、定数とする。なお、ベクトル量子化部１３３８は、入力信号の大きさに関して、２値で量子化を行ったものとする。具体的には、ベクトル量子化部１３３８は、入力信号の大きさ（Ｉｖ2＋Ｑｖ2）1/2が所定のしきい値ａ以上のときは、大きさがａで位相が入力信号と等しい信号を出力し、入力信号の大きさが所定のしきい値ａ未満のときは、ゼロベクトルを出力している。また、引き算部１３３６は、入力データからベクトル量子化部１３３８の出力を引き算し、ベクトル積分部１３３７に出力する。
（Ｉｖ2＋Ｑｖ2）1/2≧ａのとき
Ｉ3＝ａ・Ｉｖ／（Ｉｖ2＋Ｑｖ2）1/2  ・・・（１０）
Ｑ3＝ａ・Ｑｖ／（Ｉｖ2＋Ｑｖ2）1/2  ・・・（１１）
（Ｉｖ2＋Ｑｖ2）1/2＜ａのとき
Ｉ3＝０  ・・・（１２）
Ｑ3＝０  ・・・（１３）
【００８２】
このように、第２の構成例による信号処理部１３３は、入力信号をベクトル積分及び量子化して出力するため、大きさに関して入力信号より分解能が小さくなった信号を出力することができる。
【００８３】
なお、図６において、データ変換部１３におけるフィルタ１３５のカットオフ周波数は、ナイキストの定義により、図１５及び図１６におけるデルタシグマ変調器１３３４及びベクトル量子部１３３８のクロック周波数の１／２よりも小さいことが望ましい。
【００８４】
なお、図１５において、第１の構成例による信号処理部１３３には、デルタシグマ変調器１３３４を用いることとしたが、入力信号を離散化することができる変調器であれば、デルタシグマ変調器に限定されるものではない。例えば、信号処理部１３３は、デルタシグマ変調器１３３４の代わりに、デルタ変調器やパルス幅変調（ＰＷＭ）器を用いてもよいものとする。
【００８５】
なお、第２の構成例による信号処理部１３３は、引き算部１３３６及びベクトル積分部１３３７を複数用いた高次の構成としてもよい（図１７、及び図１８参照）。第２の構成例による信号処理部１３３は、このように高次の構成とすることによって、所望波周波数近傍の量子化雑音をより低減することができる。
【００８６】
以上のように、第１の実施形態に係るデータ変換部１３は、入力信号を離散化して入力信号よりも分解能が低い信号に変換した後、離散化に伴って発生した量子化雑音を所望波周波数の近傍から除去する。従って、データ変換部は、面倒な制御をすることなく、所望波周波数近傍において量子化雑音が低減された信号を出力することができる。また、データ変換部１３は、デルタシグマ変調器のクロック周波数又は次数を高くして、所望波周波数近傍の量子化雑音を低減させる必要がないので、このための消費電力を低減することができる。
【００８７】
また、本実施形態に係る送信回路は、所望波周波数近傍の量子化雑音が低減されることによって、急峻な減衰特性を有するバンドパスフィルタを用いる必要がなくなる。そのため、送信回路全体の消費電力を低減することができる。また、送信信号の周波数帯域が変化しても、バンドパスフィルタの通過帯域を変化させる必要がないので、このための消費電力も低減することができ、かつ回路規模を小さくすることができる。
【００８８】
（第２の実施形態）
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路１は、データ変換部が出力する信号を、変調又は増幅するための構成（変調増幅部）が、第１の実施形態（図１）と異なる。なお、第２の実施形態に係る送信回路は、データ変換部が出力する信号を、ポーラ変調することで送信信号を出力する。そのため、データ変換部については、第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８９】
図１９において、送信回路１は、入力端子１１、出力端子１２、データ変換部１３、極座標系変換部１７、角度変調部１８、振幅変調部１９、電圧制御部２１、及びバンドパスフィルタ１６を備える。
【００９０】
極座標系変換部１７は、入力される直交データを、極座標データである振幅データ及び位相データに変換する。角度変調部１８は、位相データを角度変調する。電圧制御部２１は、振幅データに応じて制御された電圧を振幅変調部１９に供給する。振幅変調部１９は、角度変調部１８で角度変調された信号を、振幅データに応じて制御された電圧で振幅変調する。データ変換部１３及びバンドパスフィルタ１６は、第１の実施形態の構成と同様である。極座標変換部１７、角度変調部１８、振幅変調部１９、及び電圧制御部２１は、変調増幅部を構成する。
【００９１】
以下、送信回路１の動作について説明する。
図１９において、データ変換部１３が、信号を出力するまでの動作は、第１の実施形態と同様である。データ変換部１３から出力された信号は、極座標系変換部１７に入力される。極座標系変換部１７は、直交データである入力信号を、極座標系である信号に変換して出力する。すなわち、極座標系変換部１７は、入力信号の座標を変換し、振幅成分からなる振幅データと、位相成分からなる位相データとを出力する。極座標系変換部１７から出力される振幅データは、データ変換部１３が入力信号を１ビット（０及び実数の２値）で量子化していた場合、出力がオン／オフで切り替えられたような信号となる。すなわち、極座標系変換部１７は、大きさに関して完全には離散化されていないが、包絡線がオン／オフの２状態しかなく、各状態における包絡線の変動が少ない信号を出力することができる。ゆえに、極座標系変換部１７から出力される信号は、振幅変調部１９の非線形性の影響を受けにくい。
【００９２】
位相データは、角度変調部１８に入力される。角度変調部１８は、入力された位相データを角度変調し、角度変調波信号を出力する。角度変調波信号は、振幅変調部１９に入力される。一方、極座標系変換部１７から出力された振幅データは、電圧制御部２１に入力される。電圧制御部２１は、振幅データに応じて制御された電圧を振幅変調部１９に供給する。振幅変調部１９は、角度変調部１８から出力された角度変調波信号を、振幅データに応じて制御された電圧で振幅変調することで、変調波信号を出力する。
【００９３】
振幅変調部１９から出力された変調波信号は、バンドパスフィルタ１６に入力される。バンドパスフィルタ１６は、入力された変調波信号から帯域外の不要な量子化雑音成分を除去して、所望の変調波信号を出力する。
【００９４】
なお、電圧制御部２１には、例えば、シリーズレギュレータやスイッチングレギュレータを適用することができる。図２０は、シリーズレギュレータが適用された電圧制御部２１の構成の一例を示すブロック図である。図２０において、電圧制御部２１は、入力端子２１１、電源２１２、出力端子２１３、比較部２１４、及びトランジスタ２１５を備える。
【００９５】
図２０において、入力端子２１１には、振幅データが入力される。振幅データは、比較部２１４を介して、トランジスタ２１５のゲート又はベースに入力される。すなわち、トランジスタ２１５のゲート又はベースには、振幅データに応じた電圧が印加される。また、トランジスタ２１５のドレイン又はコレクタには、電源２１２から電圧が印加されている。そのため、トランジスタ２１５のソース又はエミッタからは、振幅データに応じて制御された電圧が出力される。なお、電圧制御部２１は、出力を安定化させるため、トランジスタ２１５のソース又はエミッタから出力される電圧を、比較部２１４にフィードバックさせてもよい。振幅データに応じて制御された電圧は、出力端子２１３を介して、振幅変調部１９に供給される。
【００９６】
図２１は、スイッチングレギュレータが適用された電圧制御部２１の構成の一例を示すブロック図である。電圧制御部２１は、入力端子２１１、パルス変換部２１６、増幅器２１７、ローパスフィルタ２１８、及び出力端子２１３を備える。
【００９７】
図２１において、入力端子２１１には、振幅データが入力される。振幅データは、パルス変換部２１６でパルス信号に変換される。パルス変換部２１６での変換方法としては、例えば、ＰＷＭやデルタシグマ変調などが用いられる。パルスに変換された信号は、増幅器２１７で増幅され、ローパスフィルタ２１８に送られる。増幅されたパルス信号は、ローパスフィルタ２１８で、パルス生成時に発生したクロック周波数あるいはスイッチング周波数のスプリアス信号を除去され、出力端子２１３から出力される。すなわち、振幅変調部１９には、振幅データによって出力レベルが制御された電圧が供給されることになる。なお、電圧制御部２１は、出力を安定化させるため、ローパスフィルタ２１８の出力をパルス変換部２１６にフィードバックしてもよい。
【００９８】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る送信回路１おいても、データ変換部は、所望波周波数近傍において、量子化雑音が低減された信号を出力する。そのため、本実施形態に係る送信回路１は、第１の実施形態に係る送信回路１と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
（第３の実施形態）
図２２は、本発明の第３の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路１は、ベクトル変調部３４がデータ変換部３３より前に配置される点が、第１の実施形態に係る送信回路１（図１）と異なる。そのため、データ変換部３３には、Ｉデータ及びＱデータではなく、ベクトル変調部３４で既に変調された信号（変調波信号）が入力される。すなわち、本実施形態に係るデータ変換部３３は、第１の実施形態に係るデータ変換部１３がベクトルデータである直交データを処理するのに対して、スカラーデータである変調波信号を処理する。
【０１００】
図２２において、送信回路１は、入力端子１１、出力端子１２、ベクトル変調部３４、データ変換部３３、増幅器１５、及びバンドパスフィルタ１６を備える。
【０１０１】
データ変換部３３は、変調波信号である入力信号に所定のデータ変換を施して出力する。ベクトル変調部３４、増幅器１５、及びバンドパスフィルタ１６は、第１の実施形態に係る送信回路１（図１）の構成と同様である。なお、送信回路１において、ベクトル変調部３４は必須の構成でない。本発明は、データ変換部３３、及びデータ変換部３３の出力信号を扱う送信回路１の構成に特徴があるからである。送信回路１において、ベクトル変調部３４がない構成の場合、データ変換部３３には、既に変調された信号（変調波信号）が入力される。また、増幅器１５は、変調増幅部を構成する。
【０１０２】
以下、送信回路１の動作について説明する。
入力端子１１には、直交データであるＩデータ及びＱデータが入力される。Ｉデータ及びＱデータは、ベクトル変調部３４に入力される。ベクトル変調部３４は、入力されたＩデータ及びＱデータを変調し、変調波信号を出力する。ベクトル変調部３４は、例えば、入力信号を直交変調することで、変調波信号を出力する。ベクトル変調部３４から出力された変調波信号は、データ変換部３３に入力される。すなわち、データ変換部３３には、既に変調された信号（変調波信号）が入力される。なお、データ変換部３３に入力される変調波信号は、多ビットで表現されるデジタル信号（すなわち、既に離散化された信号）であってもよいし、アナログ信号（離散化されていない信号）であってもよいものとする。
【０１０３】
データ変換部３３は、変調波信号（入力信号）を離散化して、入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号に変換する。次に、データ変換部３３は、大きさに関して分解能の低い信号の所望波周波数の近傍から、量子化雑音を取り除いて出力する。図２３は、本発明の第３の実施形態に係るデータ変換部３３が入力信号を２値に離散化した場合の出力信号の波形例を示す図である。図２３のように、データ変換部３３は、完全には離散化されていないが、ピークにおける包絡線の変動が少ない信号を出力することができる。なお、図２３において、ピークにおける包絡線が一定（完全な直線）にならないのは、データ変換部３３において量子化雑音の一部が除去されているためである。
【０１０４】
データ変換部３３から出力された信号は、増幅器１５に入力される。増幅器１５は、入力信号を必要な出力レベルまで増幅して出力する。増幅器１５から出力された信号は、バンドパスフィルタ１６に入力される。バンドパスフィルタ１６は、入力された信号から帯域外の不要な成分を除去して、所望の信号を出力する。
【０１０５】
図２４は、本発明の第３の実施形態に係るデータ変換部３３の構成例を示すブロック図である。データ変換部３３は、信号処理部３３３、引き算部１３４、フィルタ１３５、及び引き算部１３６を備える。信号処理部３３３は、入力信号を離散化して出力する。信号処理部３３３は、例えば、デルタシグマ変調器を用いて構成される。また、引き算部１３４、フィルタ１３５、及び引き算部１３６は、第１の実施形態に係るデータ変換部１３と同様の構成である。
【０１０６】
信号処理部３３３には、変調波信号が入力される。信号処理部３３３は、入力信号（変調波信号）をデルタシグマ変調器にてデルタシグマ変調することで、大きさに関して入力信号よりも分解能の低い信号を出力する。なお、信号処理部３３３が信号を出力した後の動作は、第１の実施形態に係るデータ変換部１３と同様である。
【０１０７】
なお、図２４において、データ変換部３３におけるフィルタ１３５のカットオフ周波数は、フィルタ１３５にローパスフィルタが用いられるとき、ナイキストの定義により、信号処理部３３３におけるデルタシグマ変調器のクロック周波数（すなわち、サンプリング周波数）の１／２よりも小さいことが望ましい。また、フィルタ１３５にバンドパスフィルタが用いられるとき、フィルタ１３５のカットオフ周波数は、入力される信号の中心周波数からサンプリング周波数の１／２を引いた周波数よりも大きく、入力される信号の中心周波数にサンプリング周波数の１／２を加えた周波数よりも小さいことが望ましい。
【０１０８】
また、第３の実施形態に係るデータ変換部３３には、信号処理部３３３とフィルタ１３５との間に特徴がある。図２４において、信号処理部３３３で発生する量子化雑音信号のスペクトラムは、信号処理部３３３の特徴によって変化する。そのため、データ変換部３３は、信号処理部３３３によってフィルタ１３５の種類を変更する。
【０１０９】
信号処理部３３３において、出力される信号ｙ（ｚ）は、入力信号をｘ（ｚ）、入力信号の伝達関数をＨ１（ｚ）、量子化時に発生する量子化雑音信号をｅ（ｚ）、雑音伝達関数をＨ２（ｚ）とすると、式（１４）で示される。
ｙ（ｚ）＝Ｈ１（ｚ）・ｘ（ｚ）＋Ｈ２（ｚ）・ｅ（ｚ）・・・（１４）
【０１１０】
式（１４）によって、フィルタ１３５には、信号処理部３３３から出力される量子化雑音信号Ｈ２（ｚ）・ｅ（ｚ）が入力されることがわかる。量子化雑音信号Ｈ２（ｚ）・ｅ（ｚ）のスペクトラムは、雑音伝達関数Ｈ２（ｚ）の零点の位置によって変化する。そのため、データ変換部３３は、信号処理部３３３における雑音伝達関数Ｈ２（ｚ）の零点の位置によって、量子化雑音信号Ｈ２（ｚ）・ｅ（ｚ）を低減するフィルタ１３５の種類を変更する。
【０１１１】
雑音伝達関数の零点の位置によって変化するスペクトラムは、例えば、非特許文献１に開示されている。図２５は、零点が１である雑音伝達関数における零点の位置を示す図である。図２６は、雑音伝達関数の零点が１である信号処理部３３３から出力される信号のスペクトラムの一例を示す図である。図２６のように、雑音伝達関数の零点が１である信号処理部３３３から出力される信号は、量子化雑音信号が最小となる周波数が直流（０Ｈｚ）となる。すなわち、図２４において、雑音伝達関数の零点が１である信号処理部３３３が用いられる場合、フィルタ１３５には、ローパスフィルタを用いて、帯域外の量子化雑音を除去する。
なお、このような信号処理部３３３は、デルタシグマ変調器から構成される場合、ローパス型のデルタシグマ変調器を用いて構成される。
【０１１２】
図２７は、零点が大きさ１の複素数である雑音伝達関数の零点の位置を示す図である。なお、図２７において、雑音伝達関数の零点の位置は、大きさが１で偏角が±π／４である場合を示している。図２８は、雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数である信号処理部３３３から出力される信号のスペクトラムの一例を示す図である。 図２８のように、雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数である信号処理部３３３から出力される信号は、量子化雑音が最小となる周波数が、零点の偏角を２πで割った規格化周波数となる。信号処理部３３３は、所望波周波数と、量子化雑音が最小となる周波数が近くなるように設計される。
すなわち、図２４において、雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数である信号処理部３３３が用いられる場合、フィルタ１３５は、バンドパスフィルタを用いて、帯域外の量子化雑音を除去する。
なお、このような信号処理部３３３は、デルタシグマ変調器から構成される場合、バンドパス型のデルタシグマ変調器を用いて構成される。
【０１１３】
なお、信号処理部３３３とフィルタ１３５との間の特徴は、スカラーデータが入力されるデータ変換部３３（図２４）だけに限らず、ベクトルデータが入力されるデータ変換部にも適用することができる。そのため、雑音伝達関数の零点が１である信号処理部、及び雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数である信号処理部は、第１及び第２の実施形態におけるデータ変換部１３（図６）にも適用することができる。以下にその理由を説明する。
【０１１４】
ベクトルデータが入力されるデータ変換部１３（図６）において、出力される信号Ｉ2（ｚ）及びＱ2（ｚ）は、入力信号をＩ（ｚ）及びＱ（ｚ）、入力信号の伝達関数をＨ１ｉ（ｚ）及びＨ１ｑ（ｚ）、量子化雑音信号をＩｅ（ｚ）及びＱｅ（ｚ）、雑音伝達関数をＨ２ｉ（ｚ）及びＨ２ｑ（ｚ）とすると、式（１５）及び（１６）で示される。
Ｉ2（ｚ）＝Ｈ１ｉ（ｚ）・Ｉ（ｚ）＋Ｈ２ｉ（ｚ）・Ｉｅ（ｚ）  ・・・（１５）
Ｑ2（ｚ）＝Ｈ１ｑ（ｚ）・Ｑ（ｚ）＋Ｈ２ｑ（ｚ）・Ｑｅ（ｚ）  ・・・（１６）
【０１１５】
式（１５）及び式（１６）によって、フィルタ１３５には、信号処理部１３３から出力される量子化雑音信号Ｈ２ｉ（ｚ）・Ｉｅ（ｚ）及びＨ２ｑ（ｚ）・Ｑｅ（ｚ）が入力されることがわかる。この量子化雑音信号のスペクトラムは、スカラーデータが入力される信号処理部３３３と同様、雑音伝達関数Ｈ２ｉ（ｚ）及びＨ２ｑ（ｚ）の零点の位置によって変化する。そのため、データ変換部１３は、信号処理部１３３における雑音伝達関数の零点の位置によって、量子化雑音信号を低減するフィルタ１３５の種類を変更することができる。
【０１１６】
以上のように、第３の実施形態に係るデータ変換部においては、所望波周波数近傍の量子化雑音が低減された信号を出力することができる。そのため、データ変換部は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る送信回路においては、所望波周波数近傍の量子化雑音が除去された信号が増幅器１５及びバンドパスフィルタ１６に入力されるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
（第４の実施形態）
図２９は、本発明の第４の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路１は、第２の実施形態に係る送信回路１（図１９）がデータ変換部１３にて直交データを処理するのに対して、データ変換部４３が極座標データである振幅データを処理する点が異なる。そのため、本実施形態に係るデータ変換部４３には、直交データであるＩデータ及びＱデータではなく、振幅データが入力される。なお、本実施形態に係るデータ変換部４３は、スカラーデータを処理するという点で、第３の実施形態に係るデータ変換部３３と同様である。
【０１１８】
図２９において、送信回路１は、出力端子１２、データ生成部２０、データ変換部４３、角度変調部１８、振幅変調部１９、電圧制御部２１、及びバンドパスフィルタ１６を備える。
【０１１９】
データ生成部２０は、振幅データ及び位相データを出力する。データ変換部４３は、振幅データに所定のデータ変換を施して出力する。角度変調部１８、振幅変調部１９、電圧制御部２１、及びバンドパスフィルタ１６は、第２の実施形態の構成と同様である。なお、角度変調部１８、振幅変調部１９及び電圧制御部２１は、変調増幅部を構成する。
【０１２０】
以下、送信回路１の動作について説明する。
データ生成部２０は、入力されるＩデータ及びＱデータに基づいて（図示せず）、振幅データ及び位相データを出力する。データ生成部２０は、Ｉデータ及びＱデータから、振幅データ及び位相データを出力するという点で、第２の実施形態に係る送信回路１（図１９）において説明した極座標系変換部１７と同様である。
【０１２１】
なお、送信回路１において、データ生成部２０は必須の構成でない。本発明は、データ変換部４３の出力信号を扱う送信回路１の構成に特徴があるからである。送信回路１において、データ生成部２０がない構成の場合、データ変換部４３には、振幅データが直接入力される。また、角度変調部１８には、位相データが直接入力される。
【０１２２】
振幅データは、データ変換部４３に入力される。データ変換部４３は、入力された振幅データを離散化して、入力された振幅データよりも分解能が低い信号に変換する。データ変換部４３では、振幅データの離散化に伴い、量子化雑音という所望波周波数以外の雑音成分が発生する。そこで、データ変換部４３は、所望波周波数の近傍から量子化雑音を取り除き、量子化雑音が所望波周波数近傍において低減された信号を出力する。
【０１２３】
なお、本実施形態に係るデータ変換部４３は、スカラーデータである振幅データを扱うので、第３の実施形態に係る図２４のデータ変換部３３と同様の構成とすることができる。
【０１２４】
データ変換部４３から出力された信号は、電圧制御部２１に入力される。電圧制御部２１は、データ変換部４３から出力された信号によって制御された電圧を振幅変調部１９に供給する。一方、位相データは、角度変調部１８に入力される。角度変調部１８は、入力された位相データを角度変調し、角度変調波信号を出力する。角度変調波信号は、振幅変調部１９に入力される。
【０１２５】
振幅変調部１９は、角度変調波信号を、データ変換部１３から出力された信号によって制御された電圧で振幅変調し、変調波信号を出力する。振幅変調部１９から出力された変調波信号は、バンドパスフィルタ１６に入力される。バンドパスフィルタ１６は、入力された変調波信号から帯域外の不要な量子化雑音成分を除去して、所望の変調波信号を出力する。
【０１２６】
以上のように、第４の実施形態に係るデータ変換部においては、所望波周波数近傍の量子化雑音が低減された信号を出力することができる。そのため、データ変換部は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る送信回路においては、所望波周波数近傍の量子化雑音が除去された信号が振幅変調部１９及びバンドパスフィルタ１６に入力されるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２７】
（第５の実施形態）
図３０は、本発明の第５の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る送信回路１は、データ変換部４３から出力される信号が、ローパスフィルタ２２を介して振幅変調器１９に入力される点が、第４の実施形態に係る送信回路１（図２９）と異なる。なお、本実施形態に係るデータ変換部４３は、第４の実施形態と同様である。
【０１２８】
図３０において、送信回路１は、出力端子１２、データ変換部４３、角度変調部１８、振幅変調部１９、データ生成部２０、電圧制御部２１、及びローパスフィルタ２２を備える。
【０１２９】
ローパスフィルタ２２は、電圧制御部２１から出力された電圧から雑音成分を取り除く。データ生成部２０、データ変換部４３、角度変調部１８、振幅変調部１９及び電圧制御部２１は、第４の実施形態の構成と同様である。なお、角度変調部１８、振幅変調部１９、電圧制御部２１及びローパスフィルタ２２は、変調増幅部を構成する。
【０１３０】
以下、送信回路１の動作について説明する。
データ変換部４３及び角度変調部１８が、信号を出力するまでの動作は、第４の実施形態に係る送信回路１（図２９）と同様である。
【０１３１】
データ変換部４３から出力された信号は、電圧制御部２１に入力される。電圧制御部２１は、データ変換部４３から出力された信号に応じた電圧を、ローパスフィルタ２２を介して振幅変調部１９に供給する。なお、電圧制御部２１には、例えば、高効率な増幅器が用いられる。この場合、電圧制御部２１は、出力電圧として、増幅された振幅データを出力する。
【０１３２】
ローパスフィルタ２２は、電圧制御部２１が振幅変調部１９に供給する電圧から、帯域外の不要な量子化雑音成分を除去する。すなわち、振幅変調部１９には、量子化雑音が除去された電圧が印加される。なお、ローパスフィルタ２２には、データ変換部４３において量子化雑音が除去されているため、急峻な減衰特性が要求されない。
【０１３３】
一方、角度変調部１８から出力された角度変調波信号は、振幅変調部１９に入力される。振幅変調部１９は、角度変調波信号を、ローパスフィルタ２２を介して供給された電圧で振幅変調し、変調波信号を出力する。すなわち、出力端子１２は、所望の変調波信号を出力する。
【０１３４】
以上のように、第５の実施形態に係るデータ変換部においては、所望波周波数近傍の量子化雑音が低減された信号を出力することができる。そのため、データ変換部は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態に係る送信回路においては、所望波周波数近傍の量子化雑音が除去された信号が電圧制御部２１、ローパスフィルタ２２及び振幅変調部１９に入力されるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
（第６の実施形態）
第６の実施形態では、第３の実施形態に係るデータ変換部３３が適用されたオーディオ機器や映像機器等の電子機器について説明する。図３１は、本発明のデータ変換部３３が適用されたオーディオ機器の構成の一例を示すブロック図である。図３１において、オーディオ機器は、端子５１、データ変換部３３、増幅部５２、フィルタ部５３及びスピーカ部５４を備える。
【０１３６】
図３１において、データ変換部３３には、端子５１を介して入力信号であるオーディオデータが入力される。データ変換部３３は、第３の実施形態と同様に、入力信号であるオーディオデータを離散化して、入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号に変換する。次に、データ変換部３３は、大きさに関して分解能の低い信号から、所望波周波数近傍の量子化雑音を除去し、量子化雑音が低減された信号を出力する。増幅部５２は、データ変換部３３が出力した信号を増幅する。増幅部５２によって増幅された信号は、フィルタ部５３を介して、スピーカ部５４に送られ、音声に変換される。フィルタ部５３には、データ変換部３３におけるデルタシグマ変調器（図２４参照）がローパス型であるときローパスフィルタを、バンドパス型であるときにはバンドパスフィルタを用いればよい。これによって、量子化雑音が抑圧され、かつ消費電力が低減されるオーディオ機器が提供されることとなる。
【０１３７】
図３２は、本発明のデータ変換部３３が適用された映像機器の構成の一例を示すブロック図である。図３２において、映像機器は、端子５１、データ変換部３３、増幅部５２、フィルタ部５３及びディスプレイ部５５を備える。
【０１３８】
図３２において、データ変換部３３には、端子５１を介して入力信号であるビデオデータが入力される。データ変換部３３は、第３の実施形態と同様に、入力信号であるビデオデータを離散化して、入力信号よりも大きさに関して分解能の低い信号に変換する。次に、データ変換部３３は、大きさに関して分解能の低い信号から、所望波周波数近傍の量子化雑音を除去し、量子化雑音が低減された信号を出力する。増幅部５２は、データ変換部３３が出力した信号を増幅する。増幅部５２によって増幅された信号は、フィルタ部５３を介して、ディスプレイ部５５に送られ、映像および／または音声に変換される。これによって、量子化雑音が抑圧され、かつ消費電力が低減される映像機器が提供される。
【０１３９】
なお、本発のデータ変換部３３は、増幅器を用いる全ての電子機器に適用可能であり、適用範囲が通信機器やオーディオ機器、映像機器に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係るデータ変換器は、量子化雑音を抑制し、かつ消費電力の低減を図ることができ、携帯電話、無線ＬＡＮ等の通信機器等やオーディオ機器や映像機器等の電子機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図
【図２】データ変換部１３から出力される信号の大きさの波形例を示すブロック図
【図３】ベクトル変調部１４から出力される信号の波形例を示す図
【図４】一般的な増幅器の特性を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る送信回路１におけるバンドパスフィルタ１６に求められる特性の一例を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態に係るデータ変換部１３の構成例を示すブロック図
【図７】信号処理部１３３及び引き算部１３４に入力される信号のスペクトラムの一例を示す図
【図８】図７の入力信号に含まれるベクトルデータの２乗和の存在確率を示す図
【図９】信号処理部１３３から出力される信号のペクトラムの一例を示す図
【図１０】図９の信号に含まれるベクトルデータの２乗和の存在確率を示す図
【図１１】引き算部１３４から出力された信号のスペクトラムの一例を示す図
【図１２】フィルタ１３５から出力された信号のスペクトラムの一例を示す図
【図１３】引き算部１３６から出力された信号のスペクトラムの一例を示す図
【図１４】図１３の信号に含まれるベクトルデータの２乗和の存在確率を示す図
【図１５】信号処理部１３３の第１の構成例を示すブロック図
【図１６】信号処理部１３３の第２の構成例を示すブロック図
【図１７】高次の信号処理部１３３の構成例を示すブロック図
【図１８】高次の信号処理部１３３の構成例を示すブロック図
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図
【図２０】シリーズレギュレータが適用された電圧制御部２１の構成の一例を示すブロック図
【図２１】スイッチングレギュレータが適用された電圧制御部２１の構成の一例を示すブロック図
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図
【図２３】本発明の第３の実施形態に係るデータ変換部３３が入力信号を２値に離散化した場合の出力信号の波形例を示す図
【図２４】本発明の第３の実施形態に係るデータ変換部３３の構成例を示すブロック図
【図２５】零点が１である雑音伝達関数における零点の位置を示す図
【図２６】雑音伝達関数の零点が１である信号処理部３３３から出力される信号のスペクトラムの一例を示す図
【図２７】零点が大きさ１の複素数である雑音伝達関数における零点の位置を示す図
【図２８】雑音伝達関数の零点が大きさ１の複素数である信号処理部３３３から出力される信号のスペクトラムの一例を示す図
【図２９】本発明の第４の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図
【図３０】本発明の第５の実施形態に係る送信回路１の構成例を示すブロック図
【図３１】本発明のデータ変換部３３が適用されたオーディオ機器の構成の一例を示すブロック図
【図３２】本発明のデータ変換部３３が適用された映像機器の構成の一例を示すブロック図
【図３３】従来の通信機器の構成の一例を示すブロック図
【図３４】従来の送信回路９００の構成の一例を示すブロック図
【図３５】従来の送信回路９００の構成の一例を示すブロック図
【図３６】振幅変調部９０６から出力される変調波信号の波形例を示す図
【図３７】従来の送信回路におけるバンドパスフィルタ９０７に必要な特性の一例を示す図
【図３８】従来の送信回路９００の構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
【０１４２】
１１、１２、５１、１３１、１３２、２１１、２１３、１３３１、１３３２  端子
１３、３３、４３、９１２  データ変換部
１４、３４  ベクトル変調部
１５、５２、２１７、９０６、９１３、９２５、９２６  増幅器
１６、２２、５３、１３５、２１８、９０７、９１４  フィルタ
１７  極座標系変換部
１８、９０４  角度変調部
１９、９０５  振幅変調部
２０  データ生成部
２１、９０５  電圧制御部
５４  スピーカ部
５５  ディスプレイ部
１３３  信号処理部
１３４、１３６、１３３６  引き算部
２１２  電源
２１４  比較部
２１５  トランジスタ
２１６  パルス変換部
１３３３  座標系変換部
１３３４、９０３  デルタシグマ変調器
１３３５  掛け算部
１３３７  ベクトル積分部
１３３８  ベクトル量子化部
９００  送信回路
９０１  データ生成部
９２２  信号処理部
９２３、９２４  信号発生源
９２７  合成器
９５１  受信回路
９５２  アンテナ共用部
９５３  アンテナ部
【図１】
2005295521.tif 000003
【図２】
2005295521.tif 000004
【図３】
2005295521.tif 000005
【図４】
2005295521.tif 000006
【図５】
2005295521.tif 000007
【図６】
2005295521.tif 000008
【図７】
2005295521.tif 000009
【図８】
2005295521.tif 000010
【図９】
2005295521.tif 000011
【図１０】
2005295521.tif 000012
【図１１】
2005295521.tif 000013
【図１２】
2005295521.tif 000014
【図１３】
2005295521.tif 000015
【図１４】
2005295521.tif 000016
【図１５】
2005295521.tif 000017
【図１６】
2005295521.tif 000018
【図１７】
2005295521.tif 000019
【図１８】
2005295521.tif 000020
【図１９】
2005295521.tif 000021
【図２０】
2005295521.tif 000022
【図２１】
2005295521.tif 000023
【図２２】
2005295521.tif 000024
【図２３】
2005295521.tif 000025
【図２４】
2005295521.tif 000026
【図２５】
2005295521.tif 000027
【図２６】
2005295521.tif 000028
【図２７】
2005295521.tif 000029
【図２８】
2005295521.tif 000030
【図２９】
2005295521.tif 000031
【図３０】
2005295521.tif 000032
【図３１】
2005295521.tif 000033
【図３２】
2005295521.tif 000034
【図３３】
2005295521.tif 000035
【図３４】
2005295521.tif 000036
【図３５】
2005295521.tif 000037
【図３６】
2005295521.tif 000038
【図３７】
2005295521.tif 000039
【図３８】
2005295521.tif 000040