Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
RADIO COMMUNICATION DEVICE AND RADIO COMMUNICATION DEVICE TRANSMISSION CONTROL METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/041428
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided is a radio communication device which transmits a modulated signal which has been modulated by a multicarrier. The radio communication device includes: at least two amplification paths (A1, A2) which can amplify a modulated signal and require different use powers; selection units (15, 16) which select one of the amplification paths (A1, A2); and a control unit (3) which performs control to select one of the amplification paths by the selection units (15, 16) according to the number of subcarriers in the modulated signal and to amplify the modulated signal by the selected amplification path.

Inventors:
KAWAJI SATOSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/067180
Publication Date:
April 02, 2009
Filing Date:
September 24, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KYOCERA CORP (JP)
KAWAJI SATOSHI (JP)
International Classes:
H04J11/00; H03F1/02; H04B1/04
Foreign References:
JP2001244828A2001-09-07
JP2001217661A2001-08-10
JP2000209049A2000-07-28
JP2002368716A2002-12-20
Attorney, Agent or Firm:
SUGIMURA, Kenji et al. (3-2-1 Kasumigaseki, Chiyoda-k, Tokyo 13, JP)
Download PDF:
Claims:
 マルチキャリアで変調された変調信号を送信する無線通信装置において、
 前記変調信号を増幅可能な少なくとも二つの使用電力の異なる増幅経路と、
 前記少なくとも二つの増幅経路から一つの増幅経路を選択する選択部と、
 前記変調信号内のサブキャリア数に応じて、前記選択部により一つの増幅経路を選択して、該選択した増幅経路により前記変調信号を増幅するよう制御する制御部と、
 を備えることを特徴とする無線通信装置。
 サブキャリア数に応じて使用する増幅経路を記憶する記憶部を、さらに備え、
 前記制御部は、前記変調信号内のサブキャリア数に基づいて、前記記憶部に記憶されている対応する増幅経路を前記選択部により選択する、
 ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
 前記制御部は、前記サブキャリア数および前記変調信号を送信する送信電力に応じて、前記選択部により一つの増幅経路を選択する、
 ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
 前記少なくとも二つの使用電力の異なる増幅経路のうち、使用電力の少ない増幅経路は、使用電力の多い増幅経路よりも直線性の低い増幅特性を有する、
 ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
 前記少なくとも二つの使用電力の異なる増幅経路のうち、使用電力の多い増幅経路は、使用電力の少ない増幅経路よりも直線性の高い増幅特性を有する、
 ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
 マルチキャリアで変調された変調信号を送信する無線通信装置の送信制御方法において、
 前記変調信号内のサブキャリア数に応じて、該変調信号を一の増幅経路で増幅するか、または、当該一の増幅経路における使用電力よりも少ない使用電力となる他の増幅経路で増幅するかを選択する増幅経路選択ステップと、
 選択された増幅経路で前記変調信号を増幅する変調信号増幅ステップと、
 を含むことを特徴とする無線通信装置の送信制御方法。
Description:
無線通信装置および無線通信装 の送信制御方法 関連出願の相互参照

 本出願は、2007年9月26日に出願された日本 国特許出願2007-249802号の優先権を主張するも であり、この先の出願の開示全体をここに 照のために取り込む。

 本発明は、マルチキャリアで変調された 調信号を送信する無線通信装置および無線 信装置の送信制御方法に関するものである

 現在、無線通信システムにおいては、通 容量が大きい、いわゆるワイヤレスブロー バンドの検討が盛んに行われている。その つに、例えば、IEEE(Institute of Electrical and  Electronic Engineers)802.16において標準規格が定 られているWiMAX(Worldwide Interoperability for Micr owave Access)システムが知られている(例えば、 非特許文献1参照)。

 WiMAXシステムは、マルチキャリアを使用 るOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を 調方式として採用している。また、モビリ ィを持たせたIEEE802.16e規格では、多元接続方 式としてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を採用している。

 ここで、OFDM信号は、それぞれ正弦波から なるサブキャリア周波数の異なる複数のデジ タル変調信号を重ね合わせて生成される。こ のため、ベースバンドのOFDM信号波形は、例 ば図6(a)~(d)に示すように、サブキャリア数が 多いほど不規則に変動する雑音のような波形 になる。なお、図6(a)~(d)は、周波数の異なる 弦波のサブキャリアを足し合わせた場合の 形を示し、図6(a)はサブキャリア数Nが2の場 、図6(b)はNが4の場合、図6(c)はNが8の場合、 6(d)はNが16の場合、をそれぞれ示している。

 図6(a)~(d)から明らかなように、サブキャ ア数が多いほど、合成される波形は複雑に るとともに、瞬時値も高くなり、信号のPAPR( Peak to Average Power Ratio)が大きくなる。実際 OFDM信号は、変調方式により各サブキャリア は位相および/または振幅成分を持ち、さら 、帯域やFFT(Fast Fourier Transform)サイズにより サブキャリア数はさらに増えることから、PAP Rはさらに大きくなる。例えば、帯域が10MHzで 、FFTサイズが1024のシステムの場合には、PAPR 、約13dBと高い値を示す。

 このため、OFDM信号を送信するための電力 増幅器は、出力信号が非線形性領域によって 歪んだり、帯域外へスプリアスとして放射さ れて隣接チャネルや他システム等に干渉を与 えたりしないように、高い線形性と大きなバ ックオフとを有する増幅特性を確保するよう に設計する必要がある。

服部武/藤岡雅宣共著「インプレス標準 科書シリーズ 改訂版ワイヤレス・ブロード バンド教科書 高速IPワイヤレス編」初版、 式会社インプレスR&D、2006年6月、p.199-212

 しかしながら、一般に、電力増幅器のバ クオフと電力効率とは、相対関係にあり、 ックオフを大きく取ると、電力効率が低く る。すなわち、大きなバックオフを確保す には、実際に送信する電力(平均電力)に対 て、バックオフに相当する領域まで線形性 保障する必要がある。そのため、消費電力( 下、使用電力とも言う)の多い電力増幅器を 使用しなければならず、電力効率が悪くなる 。

 ところで、例えば、IEEE802.16eで採用され いるOFDMAの多元接続方式は、通信状況や用途 等に応じて、使用する帯域および時間幅を設 定できる特徴を有する。したがって、アプリ ケーションやトラフィック等の条件によって は、使用するサブキャリア数が、最大サブキ ャリア数に対して少なくなる場合がある。

 このように、使用サブキャリア数が少な 場合には、信号のPAPRも小さくなり、電力増 幅器のバックオフが小さくても通信に支障が ないので、電力増幅器の線形性を低くして省 電力モードとすることが可能となる。

 しかし、従来の無線通信装置は、OFDM信号 が標準規格を満足するように、すなわち使用 可能な最大サブキャリア数に対応するように 、電力増幅器の線形性およびバックオフを固 定的に設定している。

 このため、使用するサブキャリア数が少 い場合も、電力増幅器の電力効率が悪いた 、使用電力が増大し、特に、バッテリを電 とする携帯通信端末にあっては、バッテリ 使用時間が短くなることが懸念される。

 したがって、かかる事情に鑑みてなされ 本発明の目的は、低消費電力化に適したマ チキャリア変調方式の無線通信装置および 線通信装置の送信制御方法を提供すること ある。

 上記目的を達成する第1の観点に係る発明は 、マルチキャリアで変調された変調信号を送 信する無線通信装置において、
 前記変調信号を増幅可能な少なくとも二つ 使用電力の異なる増幅経路と、
 前記少なくとも二つの増幅経路から一つの 幅経路を選択する選択部と、
 前記変調信号内のサブキャリア数に応じて 前記選択部により一つの増幅経路を選択し 、該選択した増幅経路により前記変調信号 増幅するよう制御する制御部と、
 を備えることを特徴とするものである。

 第2の観点に係る発明は、第1の観点に係る 線通信装置において、
 サブキャリア数に応じて使用する増幅経路 記憶する記憶部を、さらに備え、
 前記制御部は、前記変調信号内のサブキャ ア数に基づいて、前記記憶部に記憶されて る対応する増幅経路を前記選択部により選 する、
 ことを特徴とするものである。

 第3の観点に係る発明は、第1の観点に係る 線通信装置において、
 前記制御部は、前記サブキャリア数および 記変調信号を送信する送信電力に応じて、 記選択部により一つの増幅経路を選択する
 ことを特徴とするものである。

 第4の観点に係る発明は、第1の観点に係る 線通信装置において、
 前記少なくとも二つの使用電力の異なる増 経路のうち、使用電力の少ない増幅経路は 使用電力の多い増幅経路よりも直線性の低 増幅特性を有する、
 ことを特徴とするものである。

 第5の観点に係る発明は、第1の観点に係る 線通信装置において、
 前記少なくとも二つの使用電力の異なる増 経路のうち、使用電力の多い増幅経路は、 用電力の少ない増幅経路よりも直線性の高 増幅特性を有する、
 ことを特徴とするものである。

 さらに、上記目的を達成する第6の観点に係 る発明は、マルチキャリアで変調された変調 信号を送信する無線通信装置の送信制御方法 において、
 前記変調信号内のサブキャリア数に応じて 該変調信号を一の増幅経路で増幅するか、 たは、当該一の増幅経路における使用電力 りも少ない使用電力となる他の増幅経路で 幅するかを選択する増幅経路選択ステップ 、
 選択された増幅経路で前記変調信号を増幅 る変調信号増幅ステップと、
 を含むことを特徴とするものである。

 本発明は、マルチキャリアで変調された 調信号を、該変調信号内のサブキャリア数 応じて、一の増幅経路で増幅するか、また 、当該一の増幅経路における使用電力より 少ない使用電力となる他の増幅経路で増幅 るかを選択して増幅する。これにより、通 に悪影響を与えることなく、消費電力を効 よく低減できる、低消費電力化に適したマ チキャリア変調方式の無線通信装置および 線通信装置の送信制御方法を実現すること できる。

本発明の第1実施の形態に係る無線通信 装置の要部の構成を示すブロック図である。 図1に示す制御部の要部の構成を示す機 能ブロック図である。 第1実施の形態に係る無線通信装置の動 作を説明するフローチャートである。 本発明の第2実施の形態に係る無線通信 装置の要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第3実施の形態に係る無線通信 装置の要部の構成を示すブロック図である。 サブキャリア数の異なる4つのOFDM信号 形を示す図である。

符号の説明

 1 パワーアンプモジュール
 2 記憶部
 3 制御部
 11,12,13,14 増幅器
 15,16 スイッチ
 21 サブキャリア数情報受信部
 22 増幅経路判定部
 23 増幅経路制御部
 25 パワーアンプモジュール
 31 パワーアンプモジュール
 32,33,34,35,36,37 増幅器
 38,39 スイッチ
 A1 第1増幅経路
 A2 第2増幅経路

 以下、本発明の実施の形態について、図 参照して説明する。

(第1実施の形態)
 図1は、本発明の第1実施の形態に係る無線 信装置の要部の構成を示すブロック図であ 。この無線通信装置は、例えばバッテリを 源とする携帯通信端末を構成するもので、 ワーアンプモジュール1、記憶部2および制御 部3を有する。パワーアンプモジュール1は、 幅器11~14と、選択部であるスイッチ15,16とを 有し、スイッチ15,16により最終段の増幅器13,1 4を切り替えることにより、3段の増幅器11,12,1 3からなる第1増幅経路A1と、3段の増幅器11,12,1 4からなる第2増幅経路A2とを選択的に構成す 。

 第1増幅経路A1を構成する3段の増幅器11,12, 13、および、第2増幅経路A2を構成する3段の増 幅器11,12,14は、それぞれ後段になるほど高い 形性の増幅特性を有するように構成する。 た、第1増幅経路A1の最終段の増幅器13は、 サブキャリア数で通信を行っても歪み無く 号を増幅できるように、高い線形性とバッ オフとを有するように構成する。これに対 、第2増幅経路A2の最終段の増幅器14は、第1 幅経路A1の最終段の増幅器13と比較して、利 は同等に構成するが、線形性およびバック フについては、増幅器13よりも低く構成す 。したがって、増幅器14は、増幅器13と比較 て、使用電力が少なくなる。

 本実施の形態では、増幅器11,12,13を有す 第1増幅経路A1による増幅モードを通常モー 、増幅器11,12,14を有する第2増幅経路A2による 増幅モードを省電力モードとする。

 記憶部2には、サブキャリア数に応じて使 用するパワーアンプモジュール1の増幅経路 記憶する。本実施の形態では、第1増幅経路A 1を使用するサブキャリア数の閾値(下限値)を 記憶する。

 また、制御部3には、図2に要部の構成を すように、サブキャリア数情報受信部21、増 幅経路判定部22および増幅経路制御部23を設 る。サブキャリア数情報受信部21は、トラフ ィック状況、無線伝播状況、通信用途(音声 話かデータ通信か)等により、図示しない上 の制御部や基地局によって割り当てられた 信に使用するサブキャリア数の情報、すな ちパワーアンプモジュール1に入力する変調 信号内のサブキャリア数の情報を受信する。

 増幅経路判定部22は、サブキャリア数情 受信部21が受信したサブキャリア数情報と、 記憶部2の記憶情報とに基づいて増幅経路を 定する。また、増幅経路制御部23は、増幅経 路判定部22による判定結果に基づいて、スイ チ15,16を制御して増幅器13または増幅器14を 択することにより、第1増幅経路A1または第2 増幅経路A2を選択する。なお、制御部3は、ス イッチ15,16により増幅器13が選択された場合 は、増幅器14の動作を停止させ、逆に、増幅 器14が選択された場合には、増幅器13の動作 停止させるように制御する。

 以下、図3に示すフローチャートを参照し て、本実施の形態に係る無線通信装置の動作 を説明する。

 先ず、通信開始直後は、制御部3は、パワ ーアンプモジュール1の第1増幅経路A1をデフ ルトとして選択する。すなわち、制御部3は 経路選択制御部23により、スイッチ15,16を介 して増幅器13を選択し、これにより入力変調 号を、増幅器11,12,13からなる第1増幅経路A1 経て通常モードで電力増幅して送信する(ス ップS1)。

 その後、通信の状況や用途に応じて使用 るサブキャリア数が割り当てられ(ステップ S2)、その使用サブキャリア数、すなわち入力 変調信号内のサブキャリア数の情報を、制御 部3のサブキャリア数情報受信部21が受信した ら、増幅経路判定部22は、使用サブキャリア と記憶部2に記憶されている閾値とを比較し て(ステップS3)、使用サブキャリア数が閾値 上か否かを判定する(ステップS4)。

 その結果、使用サブキャリア数が閾値以 の場合には、増幅経路制御部23は、パワー ンプモジュール1を第1増幅経路A1のデフォル のままとして、入力変調信号を通常モード 電力増幅して通信を継続する(ステップS5)。

 これに対し、使用サブキャリア数が閾値 満の場合には、増幅経路制御部23は、パワ アンプモジュール1を第2増幅経路A2に切り替 て通信を継続する(ステップS6)。すなわち、 使用サブキャリア数が閾値未満の場合には、 経路選択制御部23は、スイッチ15,16を介して 幅器14を選択する。これにより、入力変調信 号は、増幅器11,12,14からなる第2増幅経路A2を て省電力モードで電力増幅されて送信され 。

 その後、制御部3は、サブキャリア数情報 受信部21が受信するサブキャリア数に基づい 、サブキャリア数の割り当てに変更が有る 否かを判定し(ステップS7)、変更があればス テップS3に移行して上記の動作を繰り返し、 更がなければ、その時点の増幅モードを維 して通信を継続する(ステップS8)。その後は 、ステップS9において、通信が終了するまで ステップS7に戻りながら、通信を継続する

 このように、本実施の形態に係る無線通 装置は、電力増幅する変調信号内のサブキ リア数が閾値以上の場合には、全サブキャ ア数で通信を行っても歪み無く信号を増幅 きる高い線形性とバックオフとを有する増 器13を含む第1増幅経路A1により、入力変調 号を通常モードで増幅する。これに対し、 調信号内のサブキャリア数が閾値未満の場 には、増幅器13と比較して線形性およびバッ クオフの低い増幅器14を含む第2増幅経路A2に り、入力変調信号を省電力モードで増幅す 。これにより、通信に悪影響を与えること く、消費電力を効率よく低減することがで る。したがって、特に、バッテリ寿命が問 となる携帯通信端末では、より効果的とな 。また、変調信号内のサブキャリア数と閾 との比較のみで、第1増幅経路A1または第2増 幅経路A2を選択するので、選択処理も容易に きる。

(第2実施の形態)
 図4は、本発明の第2実施の形態に係る無線 信装置の要部の構成を示すブロック図であ 。本実施の形態に係る無線通信装置は、パ ーアンプモジュール25を、図2に示したパワ アンプモジュール1の構成において、増幅器1 4を省略して構成する。すなわち、第1増幅経 A1は、第1実施の形態に係る無線通信装置と 様に、3段の増幅器11,12,13で構成し、第2増幅 経路A2は、第1増幅経路A1の終段の増幅器13を スイッチ15,16によりバイパスすることにより 、2段の増幅器11,12で構成する。また、第1増 経路A1および第2増幅経路A2を構成する初段の 増幅器11は、各経路における全体のゲインを 整可能とするため、可変利得機能を設けて 成する。

 本実施の形態に係る無線通信装置は、第1 実施の形態の場合と同様に、電力増幅する変 調信号内のサブキャリア数が閾値以上の場合 には、全サブキャリア数で通信を行っても歪 み無く信号を増幅できる高い線形性とバック オフとを有する増幅器13を含む第1増幅経路A1 より、入力変調信号を通常モードで増幅し 送信する。これに対し、変調信号内のサブ ャリア数が閾値未満の場合には、増幅器13 バイパスして、2段の増幅器11,12からなる第2 幅経路A2により、入力変調信号を省電力モ ドで増幅する。なお、この際、制御部3によ 、増幅器13の動作を停止させるとともに、 望のゲインが得られるように、初段の増幅 11の利得を制御する。その他の構成および動 作は、第1実施の形態に係る無線通信装置と 様である。

 したがって、本実施の形態に係る無線通 装置は、第1実施の形態の場合と同様に、通 信に悪影響を与えることなく、消費電力を効 率よく低減することができる。また、本実施 の形態に係る無線通信装置は、第1増幅経路A1 の終段の増幅器13をバイパスすることにより 第2増幅経路A2を構成するので、第1実施の形 態の場合と比較して、パワーアンプモジュー ル25を、より簡単かつ安価にできる利点があ 。

(第3実施の形態)
 図5は、本発明の第3実施の形態に係る無線 信装置の要部の構成を示すブロック図であ 。本実施の形態に係る無線通信装置は、パ ーアンプモジュール31を、3段の増幅器32,33,34 を有する第1増幅経路A1と、3段の増幅器35,36,37 を有する第2増幅経路A2と、これらを切り換え る選択部であるスイッチ38,39とを有して構成 る。

 ここで、第1増幅経路A1は、全サブキャリ 数で通信を行っても歪み無く信号を増幅で るように高い線形性およびバックオフを有 るように設計する。第2増幅経路A2は、第1増 幅経路A1よりも線形性およびバックオフを低 設計して、第1増幅経路A1よりも低消費電力 構成する。また、スイッチ38,39は、デフォ トでは、第1増幅経路A1を選択するように制 する。第1増幅経路A1および第2増幅経路A2の 々は、スイッチ38,39により選択されている場 合に、対応する各増幅器が動作し、選択され ていない場合には、動作しないように制御す る。

 本実施の形態に係る無線通信装置は、第1 実施の形態の場合と同様に、電力増幅する変 調信号内のサブキャリア数が閾値以上の場合 には、高い線形性およびバックオフを有する 第1増幅経路A1により、入力変調信号を通常モ ードで増幅して送信する。これに対し、変調 信号内のサブキャリア数が閾値未満の場合に は、スイッチ38,39により第2増幅経路A2を選択 て、入力変調信号を省電力モードで増幅す 。その他の構成および動作は、第1実施の形 態に係る無線通信装置と同様である。したが って、本実施の形態に係る無線通信装置は、 第1実施の形態の場合と同様に、通信に悪影 を与えることなく、消費電力を効率よく低 することができる。

 なお、本発明は、上記実施の形態にのみ 定されるものではなく、幾多の変形または 更が可能である。例えば、第1増幅経路A1ま は第2増幅経路A2は、使用サブキャリア数の に限らず、使用サブキャリア数に加えて、 信電力や変調クラスも考慮して、選択する うに構成することもできる。例えば、使用 ブキャリア数が閾値以上の場合には、送信 力に関係なく、入力変調信号を通常モード 増幅する。これに対し、使用サブキャリア が閾値未満の場合には、送信電力が所定値 上か否かによって、所定値以上の場合には 常モード、所定値未満の場合には省電力モ ドで増幅する。また、使用電力の異なる増 経路は、二つに限らず、三つ以上設けて、 調信号内のサブキャリア数に応じて、適切 一つの増幅経路を選択するように構成する ともできる。さらに、本発明は、バッテリ 電源とする携帯通信端末に、特に効果的で るが、基地局等の固定の無線通信装置にも 効に適用することができる。