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Patent Searching and Data


Title:
POLAR MODULATION TRANSMISSION DEVICE AND TRANSMISSION POWER CONTROL METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/084850
Kind Code:
A1
Abstract:
A polar modulation transmission device includes an averaging unit (111) which detects an average value of power of an amplitude component signal. The transmission power is controlled according to a fluctuation amount of the average value of the output power of a PA (103) and a fluctuation amount of an average value of the power of the amplitude component signal. Thus, even if the average value of the output power of the PA (103) contains a residual fluctuation component, the transmission power can be controlled by removing the residual fluctuation component. This improves the accuracy of the transmission power control. That is, it is possible to suppress degradation of the power estimation accuracy attributed to the residual fluctuation component. For example, it is possible to satisfy such a strict condition that the transmission power error should be within +/- 0.5 dB.

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Inventors:
URUSHIHARA TOMOYA
MATSUOKA AKIHIKO
DO GARY
LEE WAYNE
Application Number:
PCT/JP2008/050269
Publication Date:
July 17, 2008
Filing Date:
January 11, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD (JP)
URUSHIHARA TOMOYA
MATSUOKA AKIHIKO
DO GARY
LEE WAYNE
International Classes:
H03F3/24
Domestic Patent References:
WO2007080741A12007-07-19
Foreign References:
JP2001156554A2001-06-08
JP2002530917A2002-09-17
JP2005244950A2005-09-08
JP2001274646A2001-10-05
Attorney, Agent or Firm:
WASHIDA, Kimihito (Shintoshicenter Bldg. 24-1, Tsurumaki1-chome, Tama-sh, Tokyo 34, JP)
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Claims:
 入力信号から振幅成分信号と位相成分信号とを生成するポーラ信号生成回路と、
 前記位相成分信号からRF位相変調信号を生成する位相変調信号生成回路と、
 スケーリングされた前記振幅成分信号に基づいて、スケーリングされた前記RF位相変調信号を増幅するパワーアンプと、
 前記パワーアンプの出力パワーの平均値を第1の平均値として検出する第1の平均化部と、
 前記振幅成分信号のパワーの平均値を第2の平均値として検出する第2の平均化部と、
 前記第1の平均値の変動量と前記第2の平均値の変動量とに基づいて、前記第1の平均値に含まれる残留変動成分が除去されたパワー推定値を求め、当該パワー推定値に基づいて送信パワーを制御する送信パワー制御部と
 を具備するポーラ変調送信装置。
 前記送信パワー制御部は、
 前記第1の平均値に含まれる残留変動成分と、前記第2の平均値に含まれる残留変動成分との比を示す相関係数を有し、
 前記第2の平均値と前記相関係数とを用いて、前記第1の平均値に含まれる前記残留変動成分を求める
 請求項1に記載のポーラ変調送信装置。
 前記第1の平均化部及び前記第2の平均化部は、平均化区間が等しく設定されている
 請求項1に記載のポーラ変調送信装置。
 前記前記第1の平均化部及び前記第2の平均化部は、シンボル境界を除くサンプリングタイミングでのサンプル値を用いて、前記第1及び第2の平均値を算出する
 請求項1に記載のポーラ変調送信装置。
 拡散符号により拡散された拡散変調信号を生成する拡散変調信号生成部、をさらに具備し、
 前記ポーラ信号生成回路は、前記拡散変調信号から振幅成分信号と位相成分信号とを生成する
 請求項1に記載のポーラ変調送信装置。
 前記拡散変調信号は、HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)信号であり、
 前記送信パワー制御部は、
 HSUPA信号のβ比が変更する場合、β比変更前及び変更後の前記第1の平均値の変動量と、β比変更前及び変更後の前記第2の平均値の変動量とに基づいて、送信パワーを制御する
 請求項5に記載のポーラ変調送信装置。
 前記パワーアンプは、
 コンプレスドモード及び非コンプレスドモードの動作モードを有し、
 前記送信パワー制御部は、
 前記パワーアンプの動作モードがチェンジする場合、モードチェンジ前及びモードチェンジ後の前記第1の平均値の変動量と、モードチェンジ前及びモードチェンジ後の前記第2の平均値の変動量とに基づいて、送信パワーを制御する
 請求項1に記載のポーラ変調送信装置。
 ポーラ変調送信装置における送信パワー制御方法であって、
 パワーアンプの出力パワーの平均値を第1の平均値として検出し、
 振幅成分信号のパワーの平均値を第2の平均値として検出し、
 前記第1の平均値の変動量と、前記第2の平均値の変動量とに基づいて、前記第1の平均値に含まれる残留変動成分が除去されたパワー推定値を求め、当該パワー推定値に基づいて送信パワーを制御する
 送信パワー制御方法。
 
Description:
ポーラ変調送信装置及び送信パ ー制御方法

 本発明は、ポーラ変調送信装置及びその 信パワー制御方法に関する。

 図1は、ポーラ変調方式を用いた典型的な 送信装置の例を示す。送信装置は、ポーラ信 号生成回路1と、振幅制御回路2と、位相変調 号生成回路3と、パワーアンプ(以下、PAと呼 ぶ)4とを有する。この送信装置においては、 ーラ信号生成回路1が、入力信号(つまり送 変調信号)から送信変調信号の振幅及び位相 関する信号を生成する。振幅制御回路2は、 振幅成分信号に基づいてPA4に供給される電源 電圧を制御し、位相変調信号生成回路3は、 相成分信号に基づいてPA4に入力される位相 調信号を生成する。

 実際上、この送信装置は、PA4をコンプレ ドモード(compressed mode)と非コンプレスドモ ド(uncompressed mode)とで切り換えることで、 信パワーのダイナミックレンジを確保する なお、コンプレスドモードは飽和動作モー と、非コンプレスドモードは非飽和動作モ ドと、言い換えることもできる。

 この送信装置は、高い送信パワーが要求 れる場合には、PA4をコンプレスドモードで 作させる。一方、送信装置は、低い送信パ ーが要求される場合には、PA4を非コンプレ ドモードで動作させる。具体的には、コン レスドモード時、送信装置は、振幅成分信 に応じて、PA4への電源電圧を変化させるこ で、振幅変調を実行する。このコンプレス モードは、本質的に非常に、出力パワーに いて正確である。一方、送信装置は、非コ プレスドモードでは、コンプレスドモード りも、出力パワーについて正確でない状態 PA4を動作させる。

 従来の送信装置においては、送信パワー 御時に、コンプレスドモード(Cモード)と非 ンプレスドモード(Uモード)とを切り換える 合、各モードの特性の差(温度による変動、 経年変化による変動、負荷変動など)が原因 なって、最大で5dBを超える、送信パワーの 動が生じる可能性がある。

 これを、図2を用いて簡単に説明する。図 2には、コンプレスドモードでの出力パワー 比較的正確だが、非コンプレスドモードで 出力パワーは、(温度による変動、経年変化 よる変動、負荷変動など)の変動が原因とな って変化する様子が示されている。

 図2のように、非コンプレスドモードの出 力パワーは、種々の要因で変動し易いので、 コンプレスドモードと非コンプレスドモード とを切り換える場合に、出力パワーが不連続 となる可能性が高く、この結果、大きな送信 パワーの変動が生じる可能性が高い。

 ところで、送信パワー制御を正確に行う 法として、実際のパワーアンプの出力パワ を測定し、この測定値が設定目標値に等し なるように出力パワーをフィードバック制 する方法がある。

 一般に、このフィードバック制御では、 ーパスフィルタを用いて、パワーアンプの 力から、送信データに起因する変調変動成 を取り除く方法が採られる。そして、変調 動成分を取り除いた後のいわゆる平均送信 ワーと、設定目標値との誤差に基づいて送 パワーを再調整する。

 しかしながら、入力信号(図1のポーラ信 生成回路1への入力信号)そのものに残留変動 成分が含まれているような場合には、上述し たフィードバック制御によっても精度良く送 信パワーを制御することが難しい。以下、HSU PA(High Speed Uplink Packet Access)信号を入力信号 とする場合を例に説明する。HSUPAは、3GPPで標 準化が行われているUMTS/WCDMAの上りリンクに する次世代技術である。

 ここで、図1のポーラ信号生成回路1への 力信号としてHSUPA信号を入力した場合のPA4の 出力波形について考える。拡散パターンや、 拡散符号のゲインファクタによって、拡散変 調後の振幅成分信号には、広帯域の変動成分 が含まれ、ローパスフィルタでは低い周波数 成分の変動を除去できない。このため、PA4の 出力パワーの平均値は、非常に短い時間(例 ば、数μsec)ごとに僅かに変動する。このた 、平均送信パワーと設定目標値との誤差に 拡散変調による残留変動成分による影響が まれることになるため、パワーの推定精度 劣化する。

 特に、3GPP(3 rd  Generation Partnership Project) 25.101では、送信 ワーの誤差が、図3~図5に示す要件を満たす とが要求されている。

 詳細に説明する。UMTS及びW-CDMA規格を広め るための規格母体である3GPPは、基地局から TPCコマンドによって移動端末が離散的なス ップ(例えば+/- 1 dB, +/- 2dB, +/- 3 dB,…… )で出力パワーを増減することを要求してい 。UMTS規格も、これらのパワー増減ステップ をある特定の許容範囲内で実行するように指 定している。

 例えば、図3のテーブルに示すように、出 力パワーを+/- 1 dB ステップ(増減)させるTPC マンドの場合には、その結果である出力パ ーを、目標出力パワーの+/- 0.5 dB以内に収 ることが要求されている。そこで、例えば 移動端末の送信装置が0 dBmで動作しており "1"のTPCコマンドが受信されたとすると、移 端末の送信装置は、+ 0.5 dBmと1.5 dBmの範囲 以内に送信パワーが収まるように調整しなけ ればならない。より大きなステップサイズで ある2 dBと3 dBのステップサイズの場合には +/- 1 dBと +/- 1.5 dBといったより広い許容 囲が許される。

 図5のテーブルに示すように、3GPP UMTS規 でも、パワーコマンドグループに対して累 的な許容範囲が定められている。例えばそ ぞれが同様に1 dBのステップサイズからなる 10個のTPCコマンドについては、出力パワーレ ルが目標出力パワーレベルの+/- 2 dB以内と なることが要求されている。

 図3のテーブルの一覧及び図4から、1つのT PCコマンドに対して最も厳しいステップサイ は、+/- 1 dBを示すTPCコマンド(+/- 0.5 dBの 容が要求される)に対応するものであること 分かる。

 上述した拡散変調による残留変動成分に ってパワーの推定精度が劣化すると、これ の要求を満たすたことができなくなるおそ がある。

 本発明の目的は、パワーアンプの出力に 散変調等による残留変動成分が含まれる場 でも、高精度に送信パワーを制御すること できるポーラ変調送信装置を提供すること ある。

 本発明のポーラ変調送信装置は、入力信 から振幅成分信号と位相成分信号とを生成 るポーラ信号生成回路と、前記位相成分信 からRF位相変調信号を生成するポーラ変調 号生成回路と、スケーリングされた前記振 成分信号に基づいて、スケーリングされた 記RF位相変調信号を増幅するパワーアンプと 、前記パワーアンプの出力パワーの平均値を 第1の平均値として検出する第1の平均化部と 前記振幅成分信号のパワーの平均値を第2の 平均値として検出する第2の平均化部と、前 第1の平均値の変動量と前記第2の平均値の変 動量とに基づいて、前記第1の平均値に含ま る残留変動成分が除去されたパワー推定値 求め、当該パワー推定値に基づいて送信パ ーを制御する送信パワー制御部とを具備す 構成を採る。

 本発明によれば、パワーアンプの出力に 留変動成分が含まれる場合でも、当該残留 動成分の影響を除去して送信パワーを制御 ることができるため、送信パワー制御の精 を向上することができるポーラ変調送信装 を提供することができる。

従来の送信装置の構成例を示すブロッ 図 モード切換による送信パワーの変動(出 力パワーの不連続)を示す図 3GPP UMTS規格における、各出力パワース テップサイズコマンドに対するパワー制御許 容値を示す図 許容ステップサイズをまとめた図 3GPP UMTS規格における、各グループのパ ワーコマンドに対する累積的なパワー制御許 容値を示す図 本発明の実施の形態に係る送信装置の 成を示すブロック図 送信パワー制御部107に設けられている ケーリング係数セットの様子を示す図 ADC出力パワーの平均値が変動すること 説明に供する図 振幅成分信号の出力パワーの平均値が 動することの説明に供する図 平均化部111の構成例としてのFIRフィル タを示す接続図 平均化部111の構成例としてのIIRフィル タを示す接続図 各シンボルの特定の区間におけるPA103 出力パワーの平均値の変動の様子を、1フレ ーム分にわたって示した図 各シンボルの特定の区間における振幅 成分信号の出力パワーの平均値の変動の様子 を、1フレーム分にわたって示した図 LPF108の出力波形の平均値の変動と、振 幅成分信号の平均値の変動との間に相関関係 があることの説明に供する図 LPF108の出力波形の平均値の変動と、振 幅成分信号の平均値の変動との間の相関係数 の算出方法の説明に供するフローチャート図 現時点のモードがコンプレスドモード である場合のポーラ変調送信装置100の動作の 説明に供するフローチャート図 現時点のモードが非コンプレスドモー ドである場合のポーラ変調送信装置100の動作 の説明に供するフローチャート図 図16及び図17のフローチャートで用い 変数の説明に供する図

 以下、本発明の一実施の形態について、 面を用いて説明する。

 (1)全体構成
 図6に、本発明の実施の形態に係るポーラ変 調送信装置の構成を示す。図6のポーラ変調 信装置100は、拡散部110と、ポーラ信号生成 路101と、位相変調信号生成回路102と、パワ アンプ (PA)103と、振幅制御回路104と、可変 得増幅器(VGA)及び又は減衰器によって構成さ れた可変増幅回路105と、パワーアライメント ループ120とを有している。

 パワーアライメントループ120は、PA103の 力パワーを検出する検出回路106と、ローパ フィルタ(LPF)108と、アナログディジタル変換 器(ADC)109と、送信パワー制御部107とを有する

 かかる構成に加えて、ポーラ変調送信装 100は、ポーラ信号生成回路101から出力され 振幅成分信号を平均化する平均化部111を有 る。平均化部111は、平均化した信号を送信 ワー制御部107に送出する。

 拡散部110は、入力信号を拡散し、拡散後 信号をポーラ信号生成回路101に出力する。 えば、HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)信号 生成する場合、拡散部110は、DPDCH信号,DPCCH 号,HS-DPCCH信号,E-DPCCH信号,及びE-DPCCH信号に、 れぞれ拡散符号Cd,Cc,Chs,Ced,及びCecを乗算し ゲインファクタであるBeta ratio c(Bc),Beta rati o d(Bd),Beta ratio hs(Bhs),Beta ratio ed(Bed),及びBet a ratio ec(Bec)を調整することでHSUPA信号を生 し、生成したHSUPA信号をポーラ信号生成回路 101に出力する。

 ポーラ信号生成回路101は、入力信号から 幅成分信号と位相成分信号とを生成する。 体的には、ポーラ信号生成回路101は、拡散 110からの入力信号に従って動作し、入力信 の振幅情報を含んでいるエンベロープ成分 号(振幅成分信号)、及び、入力信号の位相 報を含んでいる定エンベロープ成分信号(位 成分信号)を生成する。振幅成分信号は振幅 制御回路104に入力され、定振幅の位相成分信 号は位相変調信号生成回路102に入力される。

 位相変調信号生成回路102は、位相成分信 からRF位相変調信号を生成する。可変増幅 路105は、送信パワー制御部107からの位相パ スケーリング係数(Phase-path magnitude scaling)S10 に基づいて、RF位相変調信号を増幅又は減衰 せ、これによりスケーリングされたRF位相 調信号をPA103のRF信号入力端子に供給する。

 振幅制御回路104は、送信パワー制御部107 らの振幅パススケーリング係数(AM-path envelo pe scaling)S11を振幅成分信号に乗じることで、 PA103の電源電圧を形成して、それをPA103の電 入力端子に供給する。

 検出回路106は、例えば、PINダイオードま は他の半導体検出器で構成され、PA103の出 パワーを検出する。

 LPF108は、例えばRC回路によって構成され PA103の出力パワーの検出結果を積分すること で、PA103の出力パワーの平均値を得る。LPF108 、検出回路106によって得られるPA103の出力 ワーの検出値の変動を抑えるために設けら ている。

 ところで、LPF108のカットオフ周波数を高 設定し過ぎると、変動を十分に抑えること できない。逆に、カットオフ周波数を低く 定し過ぎると、パワーの調整後にLPF108の出 が安定するまでに時間を要するので、例え 3GPPの規格で定められた時間内にパワー制御 を終えることが困難になる。因みに、3GPPの 格では、パワー制御を、シンボル境界から± 25μsec内で収めることが要求されている。

 この要求を満たすためには、LPF108の時定 は数μsec程度以下である必要がある。実際 、LPF108の時定数は、変調信号の瞬時エンベ ープ変動をキャンセルできる程度に設定さ ていればよく、拡散符号のパターンに基づ 拡散変調信号の基本周期(拡散符号のチップ 度)よりも遅い変動については残存してもよ い。カットオフ周波数は数十kHz~数百kHzの範 が好ましいと考えられる。本実施の形態で 、一例としてカットオフ周波数は300kHzとす 。

 ADC109は、LPF108の出力結果をサンプリング る。

 平均化部111は、ポーラ信号生成回路101の 力である振幅成分信号の出力パワーの平均 を、所定時間において検出する。

 送信パワー制御部107は、検出回路106の出 をLPF108及びADC109を介して入力する。また、 信パワー制御部107は、送信パワー制御信号 入力する。また、送信パワー制御部107は、 均化部111から振幅成分信号の平均値を入力 る。

 送信パワー制御部107は、PA103の出力パワ の平均値の変動量と、振幅成分信号の出力 ワーの平均値の変動量とに基づいて、PA103の 出力パワーの平均値から拡散変調による残留 変動成分を除去したパワー推定値を求める。 そして、送信パワー制御部107は、送信パワー 制御信号と、拡散変調による残留変動成分を 排除したパワー推定値とに基づいて、ポーラ 変調送信装置100の送信パワーの設定目標値を 決定し、送信パワーを制御する。

 PA103の出力パワーの平均値と振幅成分信 の出力パワーの平均値との関係、及び、PA103 の出力パワーの平均値から拡散変調による残 留変動成分を除去したパワー推定値の求め方 については後述する。

 送信パワーの設定目標値を決定後、送信 ワー制御部107は、振幅制御回路104に振幅パ スケーリング係数S11を、可変増幅回路105に 相パススケーリング係数S10を送出すること より、PA103の電源電圧及びPA103の入力信号(RF 位相変調信号)レベルを制御する。

 送信パワー制御部107は、送信パワー制御 号(例えばTPCコマンド)をアドレスとしてテ ブル参照して得たスケーリング係数の元の と、拡散変調による残留変動成分を除去し パワー推定値より求めたスケーリング係数 修正値とを用いて、最終的なスケーリング 数S10、S11を算出する。

 本実施の形態の送信パワー制御部107は、T PCコマンドとスケーリング係数とが対応図け られたテーブル(以下これをパワーテーブル と呼ぶ)を有する。

 図7に、送信パワー制御部107に設けられて いるパワーテーブルのスケーリング係数セッ トの様子を示す。コンプレスドモードでは、 ポーラ変調送信装置100の出力パワーは、PA103 コレクタ(またはドレイン)ノードに与えら る振幅変調された電源電圧によって制御さ る一方、定振幅の位相変調RF信号のパワーは 一定に保たれる。非コンプレスドモードでは 、PA103の出力パワーは、振幅パスのエンベロ プに乗じるスケーリング係数を一定に維持 ながら、位相パスでの駆動信号に乗じるス ーリング係数を変化させることでパワーを 御する。但し、どちらの動作モードにおい も、パワー制御に用いない方のスケーリン 係数(コンプレスドモードの場合には、位相 変調RF信号に乗じる位相パススケーリング係 のことであり、非コンプレスドモードの場 には、振幅パスのエンベロープに乗じる振 パススケーリング係数のことである)は必ず しも一定に維持する必要はなく、PA103の出力 歪特性や雑音特性の改善、あるいは出力パ ーの補正を行うために調整することにして よい。

 実際上、図7に示したように、送信パワー 制御部107は、コンプレスドモード用のスケー リング係数セットと、非コンプレスドモード 用のスケーリング係数セットとを有する。本 実施の形態の場合、コンプレスドモード用の スケーリング係数セットと非コンプレスドモ ード用のスケーリング係数セットは、モード 遷移領域において、オーバーラップ領域が設 けられている。

 オーバーラップ領域は、コンプレスドモ ド又は非コンプレスドモードのいずれのモ ドを選択した場合でも、必要とされる出力 ワーを生成することが可能な範囲である。 体的に説明すると、実際には、図7中の実線 で示すような、振幅パススケーリング係数と 位相パススケーリング係数を有すれば、コン プレスドモードと非コンプレスドモードを実 現できるが、本実施の形態の場合には、実線 で示すスケーリング係数セットに加えて、点 線で示すスケーリング係数セットを有するこ とで、コンプレスドモードの領域及び非コン プレスドモードの領域を拡張して、PA103をコ プレスドモード及び非コンプレスドモード いずれのモードでも動作させることができ オーバーラップ領域を設けている。

 較正領域は、モード遷移時に送信パワー 不連続が生じる可能性があり、較正を必要 る可能性がある出力パワー範囲である。本 施の形態では、この較正領域において、送 パワーに不連続を生じさせないスケーリン 係数S10、S11を選択して、PA103のモード切換 行う。

 このように、送信パワー制御部107によっ 算出されたスケーリング係数S10、S11に応じ 、PA103がコンプレスドモードで動作するか 又は非コンプレスドモードで動作するかが まる。

 スケーリング係数の算出方法の一例につい 以下に説明する。パワーテーブル内のスケ リング係数が表1のようになっているとする 。

 ここで、非コンプレスドモードで動作中 ポーラ変調送信装置100が、「位相パススケ リング係数を100でPA103を-10dBmで出力」して る時、送信パワー制御部107が動作し、「コ プレスドモード動作での出力パワーレベル のレベル差が0.3dBmなので、PA103の出力パワー を上げる」と判断した場合について、位相パ ススケーリング係数の算出方法を説明する。

 表1から、非コンプレスドモード動作時の 位相パススケーリング係数「100」からの変化 分として、出力パワーレベルの増加分「+0.3dB m」に相当する位相パススケーリング係数の 加分「+3」を加算し、位相パススケーリング 係数を「103」とする。

 なお、PA103の出力を「+1dBm」だけ上げる場 合には、上記したような算出を行わなくても よく、スケーリング係数「100」が格納された 「アドレス002」に隣接する「アドレス003」を 直接参照してもよい。

 本実施の形態の場合、パワーアライメン ループ120の検出回路106、LPF108及びADC109は、 要な場合のみ動作するようになっている。 体的には、送信パワー制御部107が、入力さ るTPCコマンドに基づいて、オンオフ制御信 S20をLPF108及びADC109に送出する。例えば、図4 に示したように、TPCコマンドが1 dBや2 dB, 3 dBといったように許容値が厳しい目標ステッ プサイズを示すものであった場合には、オン オフ制御信号S20としてオン制御信号を出力す る。これに対して、TPCコマンドが4 dB以上と ったように許容値が厳しくない目標ステッ サイズを示すものであった場合には、オン フ制御信号S20としてオフ制御信号を出力す 。このようにすることで、パワーアライメ トループ120を実質的に必要な場合のみ動作 せることができるので、消費電力を低減で る。

 以上説明したように、本実施の形態のポ ラ変調送信装置100は、パワーアライメント ープ120によってPA103の出力パワーを測定し がら、振幅パススケーリングS11及び位相パ スケーリング係数S10を選択することにより 送信パワー変更時におけるPA103の出力パワー の不連続(特にモード遷移時の不連続)を抑制 きる。

 加えて、本実施の形態のポーラ変調送信 置100は、PA103の出力パワーの平均値の変動 と、振幅成分信号の出力パワーの平均値の 動量とに基づいて、PA103の出力パワーの平均 値から拡散変調による残留変動成分を除去し たパワー推定値を求め、このパワー推定値と 送信パワー制御信号とに基づいて、送信パワ ーの設定目標値を決定し、送信パワーを制御 することにより、残留変動成分の影響を除去 して送信パワーを制御することができるため 、送信パワー制御の精度を向上することがで きる。

 (2)残留変動成分の除去
 次に、残留変動成分の除去の仕方について 詳しく説明する。

 先ず、PA103の出力パワーの平均値と、振 成分信号の出力パワーの平均値との関係に いて、図8と図9を参照しながら説明する。

 図8は、LPF108の出力波形(図中の実線)と、A DC109のサンプリングタイミング(図中の縦の点 線)と、所定期間でのサンプリング値の平均 (図中の横の点線)との関係を示したものであ る。図9は、振幅成分信号(AMパス信号)の、パ ー波形及び短時間における平均値を示した のである。図8及び図9は、ともに送信パワ の変更及びデバイス特性による影響がない 合の波形を示している。

 因みに、検出回路106の出力は、検出回路1 06の回路構成によってスケールの違いや雑音 影響などは生じるが、図9の実線で示した振 幅信号成分信号(AMパス信号)の波形パターン ほぼ同様となる。具体的には、検出回路106 出力電圧は、0[V]付近と、0.35[V]付近とで、周 期的に変動する。この検出回路106の出力電圧 変動の周期性は、拡散部110で用いられる拡散 符号のパターンに基づく拡散変調信号の基本 周期に起因するものである。例えば拡散符号 の基本周期が8チップ周期の場合には、検出 路106の出力電圧変動の周期は、8チップ周期( 4チップの期間は0[V]付近、次の4チップの期間 は0.35[V])、又はその半分の4チップ周期となる 。また、例えば拡散符号の基本周期が4チッ 周期の場合には、検出回路106の出力電圧変 の周期は、4チップ周期(2チップの期間は0[V] 近、次の2チップの期間は0.35[V])、又はその 分の2チップ周期となる。

 図8から分かるように、LPF108の出力信号に は4dB幅程度の変動が残っており、図8中の3.66m sec(シンボル境界)付近では10dB以上の変動が残 っている。この変動はパワー制御の精度を劣 化させることになるため、本実施の形態では 、これらの変動成分を除去するようになって いる。

 本実施の形態の送信パワー制御部107は、 8の中の3.66msec(シンボル境界)付近の変動の きいタイミングを避けた時間位置のサンプ ング値を平均化するようになっている。実 には、シンボル境界からセットリング期間(L PF108の出力が安定するまでの期間)が経過する までは平均化を行わず、セットリング期間が 経過した後のLPF出力を用いて平均化を行うよ うになっている。

 また、ADC109のサンプリング周期は、上記 4dB程度の変動の周期と合うように設定され いる。送信パワー制御部107では、シンボル 界を除いた位置の数サンプルのADC値を平均 することにより、シンボル境界付近の大き 変動及び4dB幅の変動の影響は除去すること できる。

 しかしながら、さらに低い周波数の変動 分は除去することができない。図8において 、縦の点線は、4dB程度の変動の周期の整数倍 (960kHz)でのサンプリングタイミングを示し、 の点線は4サンプルの平均値を示す。平均化 区間1の平均値L1と、平均化区間2の平均値L2と 、平均化区間3の平均値L3とが、3つとも異な ていることから、変動成分が除去できてい いことが分かる。この微小な変動成分を残 変動成分と呼ぶことにする。

 発明者らは、この残留変動成分を除去す ために、振幅成分信号に注目した。図9は振 幅成分信号(AMパス信号)を示し、横軸は時間 縦軸は振幅成分の瞬時パワーを示す。この 幅成分信号に上記の残留変動成分が含まれ いるかを明確にするために、図8の平均化区 1,2,3に対応する平均化区間1,2,3の振幅成分信 号を平均化した値をそれぞれ横の点線で示す 。

 ここで、振幅成分信号の平均化にはどの うな回路を用いてもよく、例えばFIRフィル 、IIRフィルタ、又は、必要な区間のみ加算 行う加算器等を用いればよい。例えば、平 化部111として、図10に示すようなFIRフィル 又は図11に示すようなIIRフィルタを用いれば よい。

 図10は、タップ数が256で、タップ係数p(0)~ p(255)がすべて1のFIRフィルタを用いた例であ 。

 ここでタップ数は、図8で説明したADC109の 4サンプルの区間と対応するように、振幅成 信号のサンプリング周波数、ADC109のサンプ ング周期、およびADC109の平均化サンプル数 ら求めればよい。一例として、振幅成分信 のサンプリング周波数を61.44MHz、ADC109のサン プリング周期を960kHz、ADC109の平均化サンプル 数を4とすると、FIRフィルタのタップ数は、 式で求められる。

 (FIRのタップ数)=(ADCの平均化サンプル数)×( 幅成分信号のサンプリング周波数)/(ADCのサ プリング周期)
           =4×61.44MHz / 960kHz = 256

 また、振幅成分信号のサンプリング周波 が61.44MHzなので、FIRフィルタのタップ数を25 6とした場合、FIRフィルタのクロック周波数CL Kは、61.44MHzに設定すればよい。

 ところで、FIRフィルタの乗算器は基板上 設置面積を大きく占めるため、タップ数の 減は当業者にとって共通の課題である。し しながら、本実施の形態では、乗算器で掛 るフィルタ係数を全て1にしてもよく、FIRフ ィルタは加算器で構成できる。そのため、タ ップ数が増加しても、設置面積が大幅に増加 することはない。

 図11は、図10のFIRフィルタに代えて、IIRフ ィルタを用いた場合の構成例である。図11に いて、例えば、クロック周波数CLKは図10の 合と同様に振幅成分信号のサンプリング周 数と同じ61.44MHzに設定し、フィードフォワー ドの係数a0~a255は1に設定し、フィードバック 係数b1~b255は255/256に設定すればよい。ただ 、この設定値は、一例であって、これに限 たものではない。

 図9からも分かるように、平均化区間1,2,3 平均値は、平均化区間1,2,3の間で微小に変 している。この図はデバイスのばらつきな の影響がない場合の波形であるため、平均 の変動は、振幅成分信号そのものに含まれ 変動成分に起因する。この変動成分は、拡 パターンや、拡散符号のゲインファクタに って、拡散変調後の振幅成分信号に広帯域 変動成分が含まれ、短時間の平均化では低 周波数成分の変動を除去できない。

 これにより、デバイスの特性の影響がな 場合においても、図8に示すように、所定時 間内におけるPA103の出力パワーのLPF後の平均 が、平均区間によって変動する。

 上記のLPF後の平均値に含まれる残留変動 分と、振幅成分信号に含まれる残留変動成 との相関について以下で述べる。上記では る特定のシンボルにおける特性に注目した 、ここでは、他のシンボルでの特性も含め 1フレーム分の特性に注目し、LPF後の平均値 に含まれる残留変動成分と、振幅成分信号に 含まれる残留変動成分との比較を行った。

 図12は、各シンボルにおけるLPF出力の1回 のADCサンプリング区間(例えば図8の平均化 間1)における平均値L1と、2回目のADCサンプリ ング区間(例えば図8の平均化区間2)における 均値L2との間の残留変動成分を1フレームに たって抽出したもので、横軸は1フレーム中 のシンボルの位置、縦軸は残留変動成分の きさを示す。

 図13は、各シンボルにおける振幅成分信 の1回目の平均区間(例えば図9の平均化区間1) の平均値と、2回目の平均区間(例えば図9の平 均化区間2)の平均値との間の残留変動成分を1 フレームにわたって抽出したもので、横軸は 1フレーム中でのシンボルの位置、縦軸は残 変動成分の大きさを示す。

 これらの図において、同一のシンボル位 における、LPF後の平均値に含まれる残留変 成分と、振幅成分信号に含まれる残留変動 分が同じような特性になっていることから これらの間に相関関係が成り立つと予想さ る。

 図14は、各シンボルにおける振幅成分信 に含まれる残留変動成分を横軸に、LPF後の 均値に含まれる残留変動成分を縦軸に、1フ ーム分プロットした図である。ここで、そ ぞれの残留変動成分の間に相関関係がない 合、プロットの分布はランダムになるが、 14において、ある傾きを持った直線の近く 分布していることから、2つの残留変動成分 間には相関関係があるとみなすことができ 。

 ここで、相関係数をCとすると、相関係数C 、図14の分布を直線近似した直線の傾きを、 次式で求めることによって得ることができる 。
 相関係数C=(LPF後の平均値に含まれる残留変 成分の変化量)/(振幅成分信号に含まれる残 変動成分の変化量)

 よって、この相関係数Cをシミュレーショ ンや既知信号区間などを用いてあらかじめ求 めておけば、振幅成分信号から残留変動成分 (平均化部111によって得られた平均値の差)を め、それに相関係数Cを乗算することにより 、LPF後の平均値に含まれる残留変動成分を推 定することが可能になる。

 したがって、上記のLPF後の平均値に含ま る残留変動成分の推定値をPA103の出力パワ の平均値の変動量から減算することで、残 変動成分による影響を除去したパワー推定 を求めることができる。

 つまり、送信パワー制御部107は、送信パ ー制御信号をアドレスとしてテーブル参照 て得たスケーリング係数の元の値と、振幅 分信号の出力パワーの平均値の変動量に相 関数Cを乗算した値をPA103の出力パワーの平 値の変動量から減算し得られた結果(すなわ ち拡散変調による残留変動成分を除去したパ ワー推定値)から求めたスケーリング係数の 正値とを用いて、最終的なスケーリング係 S10,S11を算出する。

 図15は、相関係数Cの算出方法の一例を示 フロー図である。

 ステップS201~S206では、所定時間内にポーラ 号生成回路101から出力される振幅成分信号( AMパス)の出力パワーの平均値P AM1_avg が算出され、ステップS207でlog(P AM1_avg )=P AM1 の式が用いられて、出力パワーの単位がdBに 換される。なお、上述の例の場合、図15に けるパラメータm=「256」に設定されており、 パラメータn=「4」に設定されている。

 同様に、ステップS208~S213では、ポーラ信号 成回路101から出力される振幅成分信号の出 パワーの平均値P AM2_avg が算出され、ステップS214でlog(P AM2_avg )=P AM2 の式が用いられて、出力パワーの単位が対数 に変換される。ステップS215では、P AM2 からP AM1 が減算されてポーラ信号生成回路101から出力 される振幅成分信号の残留変動成分F AM が算出される。

 ステップS221~S226では、所定時間内のADC109の 力結果の平均値P ADC1 を測定し、同様に、ステップS227~S232では、所 定時間内のADC109の出力結果の平均値P ADC2 を測定する。ステップS233で、P ADC2 からP ADC1 が減算されて残留変動成分FADCが算出される なお、LPF108及びADC109において、出力パワー 単位が対数に変換されているため、P ADC2 及びP ADC1 に対してはステップS207及びステップS214に対 するステップを設けず、ステップS233におい て、P ADC2 からP ADC1 を減算することにより残留変動成分F ADC を算出している。

 最後に、ステップS234において、残留変動成 分F ADC を残留変動成分F AM で割ることにより、相関係数Cが算出される

 相関係数Cは、HSUPA信号を構成するDPDCH信 ,DPCCH信号,及びHS-DPCCH信号に拡散符号が乗算 れる際のゲインファクタBeta ratio c(Bc),Beta r atio d(Bd),Beta ratio hs(Bhs)の全てのBeta ratioの み合わせに対し、共通の係数を1つだけ用意 るようにしてもよいし、ゲインファクタの み合わせに応じた複数の相関係数Cを用意す るようにしてもよい。また、複数のシンボル や、複数のゲインファクタの組み合わせや、 各シンボル内の平均化区間などの条件を変え て、さまざまな条件化で相関係数Cを算出し その平均値を相関係数Cとして用いるものと てもよい。

 送信パワー制御部107は、送信パワー制御 マンド、PA103の出力パワーの平均値の変動 、及び振幅成分信号の出力パワーの平均値 変動量に基づいて、ポーラ変調送信装置100 送信パワーを制御する。

 (3)動作
 次に、上記のように構成されたポーラ変調 信装置100の動作について、図16を参照して 明する。

 図16は、現時点のモードがコンプレスド ードである場合のポーラ変調送信装置100の 作の説明に供するフローチャート図である ポーラ変調送信装置100は、ステップS301で図 せぬ通信相手から指示されたパワーの変化 δPを検出し、ステップS302で変化量δPが0以 か否か判定し、変化量δPが0以上であれば(ス テップS302:YES)、そのままコンプレスドモード を行うことができると判断し、ステップS340 移ってδPだけパワーを変化させる。これに して、ステップS302で変化量δPが0未満であれ ば(ステップS302:NO)、非コンプレスドモードに モードチェンジするか否か判定し(ステップS3 03)、モードチェンジしないと判定した場合に は(ステップS303:NO)、ステップS340に移ってδP けパワーを変化させる。

 一方、ステップS303で非コンプレスドモー ドにモードチェンジすると判定した場合には (ステップS303:YES)、送信パワー制御部107は、 ワーアライメントループ120によるフィード ック制御が必要であると判断し、ステップS3 04に移る。ポーラ変調送信装置100は、ステッ S304で測定系の電源をONし、ステップS305及び ステップS321に移る。

 ステップS305~S310でコンプレスドモードでのP A103の出力パワーの平均値P cur を測定し、ステップS311でモードをコンプレ ドモードから非コンプレスドモードにモー チェンジし、ステップS312でδPだけパワーを 化させる。

 そして、ステップS313~S318で非コンプレスド ードでのPA103の出力パワーの平均値P tar を測定する。

 一方、ステップS321~S327でコンプレスドモー の期間にポーラ信号生成回路101から出力さ る振幅成分信号の出力パワーの平均値P AM_cur を測定する。そして、ステップS311でモード コンプレスドモードから非コンプレスドモ ドにモードチェンジし、ステップS312でδPだ パワーを変化させる。その後、ステップS328 ~S334で非コンプレスドモードの期間にポーラ 号生成回路101から出力される振幅成分信号 出力パワーの平均値P AM_tar を測定する。

 ステップS319では、P cur ,P tar ,P AM_cur ,P AM_tar ,及び相関係数Cを用いて、送信パワー制御部1 07が誤差修正を行ってP' tar_set を算出する。誤差修正が終了すると、ステッ プS320で測定系の電源をOFFする。

 図17は、現時点のモードが非コンプレス モードである場合のポーラ変調送信装置100 動作の説明に供するフローチャート図であ 。図17において、図16と同一のステップにつ ては同一の符番を付してその説明を省略す 。図17は、図16のステップS302に替え、ステ プS341で変化量δPが0以下か否か判定し、図16 ステップS311に替え、ステップS342でモード 非コンプレスドモードからコンプレスドモ ドにモードチェンジする。

 なお、上述した説明では、1回目及び2回 のパワー測定のタイミングとシンボル境界 タイミングとの関係は明示していないが、1 目のパワー測定のタイミングがシンボル境 より前、2回目のパワー測定がシンボル境界 より後にある場合についても、適用可能であ る。

 また、1回目のパワー測定のタイミングが シンボル境界より前、2回目のパワー測定が ンボル境界より後にある場合についても、 用可能である。

 因みに、送信パワーの変更は、あるチャ ルに注目するとスロット単位で行われるが チャネル間のスロットタイミングの関係に ってはシンボル単位で行われるので、シン ル境界とは送信パワーの変更が起こりうる イミングを意味する。本実施の形態の構成 よれば、シンボル境界の前後でβ条件が異 る場合でも適用可能である。

 例えば、HSUPA信号では、シンボル境界の 後で振幅成分信号に含まれる変動成分が異 る。したがって、シンボル境界の前と後のPA 103の出力パワーの平均値の変動量と、シンボ ル境界の前と後の振幅成分信号の平均値の変 動量とに基づいて、送信パワーを制御するよ うにすることで、1回目のパワー測定のタイ ングがシンボル境界より前、2回目のパワー 定がシンボル境界より後にある場合におい も、シンボル境界の前後で振幅成分信号に まれる変動成分が異なることによって変動 る残留変動成分の影響を除去することがで る。

 また、1回目のパワー測定のタイミングが シンボル境界より前、2回目のパワー測定が ンボル境界より後にあり、シンボル境界の 後でβ比が異なる場合についても、適用可能 である。

 例えば、HSUPA信号では、シンボル境界の 後でβ比が異なる場合、シンボル境界の前後 で振幅成分信号に含まれる変動成分が異なる 。したがって、β比の変更前と変更後のPA103 出力パワーの平均値の変動量と、β比の変更 前と変更後の振幅成分信号の平均値の変動量 とに基づいて、送信パワーを制御するように することで、1回目のパワー測定のタイミン がシンボル境界より前、2回目のパワー測定 シンボル境界より後にあり、シンボル境界 前後でβ比が異なる場合においても、β比が 異なることによって変動する残留変動成分の 影響を除去することができる。

 (4)効果
 以上のように、本実施の形態によれば、振 成分信号のパワーの平均値を検出する平均 部111を設け、PA103の出力パワーの平均値の 動量と、振幅成分信号のパワーの平均値の 動量とに基づいて、送信パワーを制御する うにしたことにより、PA103の出力パワーの平 均値に残留変動成分が含まれる場合でも、当 該残留変動成分の影響を除去して送信パワー を制御することができるので、送信パワー制 御の精度を向上することができる。つまり、 残留変動成分に起因するパワーの推定精度の 劣化を抑制できるので、例えば送信パワーの 誤差を+/- 0.5 dBに収めなければならないとい った厳しい要求も満たすことができるように なる。

 また、送信パワー制御部107は、PA103の出 パワーの平均値に含まれる残留変動成分と 振幅成分信号の出力パワーの平均値に含ま る残留変動成分との比を示す相関係数Cが予 設定されており、振幅成分信号の出力パワ の平均値に相関係数Cを乗ずることで、残留 変動成分を求める。そして、PA103の出力パワ の平均値から、求められた残留変動成分を 算することでパワー推定値を求め、このパ ー推定値に基づいて送信パワーを制御する で、PA103の出力パワーの平均値に含まれる 留変動成分の影響を排除して、送信パワー 御の精度を確実に向上することができる。

 また、PA103の出力パワーの平均値を検出 るLPF108及び振幅成分信号の出力パワーの平 値を検出する平均化部111に、時定数が等し ローパスフィルタ又は積分器を用いるよう することで、PA103の出力パワーの平均値に含 まれる残留変動成分と、振幅成分信号の出力 パワーの平均値に含まれる残留変動成分とを 確実に合わせることができる。

 これは、PA103の出力パワーの平均値を検 するLPF108の時定数と、平均化部111に用いる ーパスフィルタ又は積分器の時定数が、検 する信号のカットオフ周波数を決定するた であり、これらの時定数が異なると残留変 成分の推定精度が劣化するためである。因 に、時定数の許容範囲は、デバイスの設計 度や温度ばらつきの範囲などにより異なる 、±10%程度に収めることが好ましい。

 2007年1月12日出願の米国仮出願60/880,055に まれる開示内容は、すべて本願に援用され 。

 本発明は、ポーラ変調信号を送信する無 送信装置に好適である。