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CN101375493A - 极化调制装置 - Google Patents

极化调制装置 Download PDF

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CN101375493A CNA2007800031718A CN200780003171A CN101375493A CN 101375493 A CN101375493 A CN 101375493A CN A2007800031718 A CNA2007800031718 A CN A2007800031718A CN 200780003171 A CN200780003171 A CN 200780003171A CN 101375493 A CN101375493 A CN 101375493A
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Abstract

提供极化调制装置，它即使在进行发送功率控制时，也能够以简单的结构进行功率限制，并且能够扩大发送信号的输出功率的控制范围。极化调制装置(1)包括：振幅限制单元(6)，限制振幅信号的振幅分量；D/A转换器(7)，将输入的数字信号转换为模拟信号；功率控制单元(8)，对输入的信号进行功率控制，以使其成为基于功率控制信号的输出信号；电压控制电路(9)，基于功率控制单元(8)的输出信号，将电压提供给振幅调制器(11)；角度调制器(10)，基于相位信号进行角度调制；以及振幅调制器(11)，基于来自电压控制电路(9)的供给电压，对角度调制后的信号进行振幅调制。

Description

极化调制装置
技术领域
本发明涉及极化调制(polar modulation)装置，特别涉及用于无线通信装置的、将输入信号分为振幅信号和相位信号而进行调制的极化调制装置。
背景技术
以往有关于以下方式的提案，在对UMTS(Universal MobileTelecommunications System:通用移动通信系统)等具有较宽的动态范围的信号进行振幅调制时，通过对其振幅分量预先进行振幅限制，缩小所需的动态范围(例如参照专利文献1)。
图1表示进行这种振幅限制的调制电路装置的例子。图1所示的调制电路装置101由角度调制器102、电压控制电路103、振幅调制器104和振幅限制单元109构成。
角度调制器102是基于从第二输入端子106输入的相位信号对载波进行角度调制的电路。
电压控制电路103用于将稳定的电源提供给振幅调制器104，是对从第一输入端子105输入的振幅信号进行放大的电路。
振幅调制器104是基于从电压控制电路103输入的信号，对从角度调制器102输入的信号进行振幅调制的电路。
振幅限制单元109是如下整形波形的电路，在从第一输入端子105输入的振幅信号的波形上部的大小大于第一规定值时，对振幅信号的波形上部进行整形以使该大于第一规定值的部分的振幅信号的大小成为第一规定值，和/或在输入的振幅信号的波形上部的大小大于第一规定值且该振幅信号的波形下部的大小小于第二规定值时，对振幅信号的波形下部进行整形以使该小于第二规定值的部分的振幅信号的大小成为第二规定值。
下面说明图1的调制电路装置101的动作。
在未图示的数据生成器中，从输入的信号生成振幅信号和相位信号。在数据生成器中所生成的振幅信号被输入到第一输入端子105，而在数据生成器中所生成的相位信号被输入到第二输入端子106。从电源端子107，将电源电压提供给电压控制电路103。
在振幅限制单元109中，对输入到第一输入端子105的振幅信号，基于第一规定值和/或第二规定值进行振幅分量的限制，振幅限制后的信号被输出到电压控制电路103。电压控制电路103对从振幅限制单元109输入的信号进行放大后，将其输出到振幅调制器104。通过使用该电压控制电路103，能够将稳定的电压提供给振幅调制器104。也就是说，能够避免由于振幅调制器104的输入阻抗的变化等所导致的电压变化。
另外，输入到第二输入端子106的相位信号被输入到角度调制器102。角度调制器102用载波对输入的相位信号进行角度调制而输出到振幅调制器104。如图所示，该角度调制后的信号成为定包络线的角度调制波。然后，振幅调制器104以从电压控制电路103提供的电压对输入的角度调制信号进行振幅调制，从输出端子108输出。
[专利文献1]日本专利公开第2005-45782号公报
发明内容
本发明需要解决的问题
然而，装载了上述那样的调制电路装置的实际的无线通信装置中，必须控制振幅调制器104的输出信号的功率值即发送功率。在上述的调制电路装置中，要想对发送功率控制后的信号进行振幅限制，则需要基于发送功率的大小而改变上述第一规定值和第二规定值。
在上述的以往的调制电路装置中，没有考虑到发送功率控制，因此难以适用于实际的无线通信装置。
本发明的目的是提供极化调制装置，它即使在进行发送功率控制时，也能够以简单的结构进行功率限制，并且能够扩大发送功率的控制范围。
解决问题的方案
本发明的极化调制装置的一个形态采用的结构包括:振幅限制单元，对输入的振幅信号进行振幅限制；数字/模拟转换单元，对由所述振幅限制单元进行振幅限制后的数字的振幅信号进行模拟转换；功率控制单元，基于发送功率控制值，对所述振幅限制后的模拟的振幅信号进行缩放；角度调制单元，对输入的相位信号进行角度调制而输出角度调制信号；以及振幅调制单元，使用所述功率控制后的振幅信号，对所述角度调制信号进行振幅调制。
根据该结构，在进行数字/模拟转换之前进行振幅限制处理，因此对数字/模拟转换器要求的动态范围将变小。而且，通过在发送功率控制之前进行数字/模拟转换，能够不拘泥于系统所需的发送功率控制值而进行数据/模拟转换，因此能够最大限度地利用数字/模拟转换器的动态范围。
另外，本发明的极化调制装置的一个形态采用的结构为，在所述振幅限制单元的后级侧，具备用于将振幅信号的失真分量去除的补偿单元。
根据该结构，在补偿单元之前进行振幅限制，因此输入到补偿单元的信号不取在振幅限制单元中已被限制的比第一规定值大的值，或者比第二规定值小的值。由此，可以缩小进行补偿的范围，能够简化校正单元的结构。
另外，本发明的极化调制装置的一个形态采用的结构包括:平均输出校正单元，基于所述第一规定值和/或所述第二规定值，计算从所述振幅限制单元输出的信号的平均值，基于该计算值校正所述输出信号。
根据该结构，通过计算从振幅限制单元输出的信号的平均值，基于该计算值校正输出信号以使平均值总是相等，从而即使对信号进行振幅限制时也能够稳定地提供所要求的输出电流，能够避免信号质量下降。
本发明的有益效果
根据本发明，即使在进行发送功率控制时，也能够以简单的结构进行功率限制，并且能够扩大发送信号的输出功率的控制范围。
附图说明
图1是表示以往的调制电路装置的结构的方框图。
图2是表示本发明实施方式1的极化调制装置的结构的方框图。
图3是用于说明实施方式1的振幅限制动作的图，图3A是表示振幅限制前的振幅信号的一个例子的图，图3B是表示振幅限制后的振幅信号的一个例子的图。
图4是用于说明实施方式1的振幅限制动作的图，图4A是表示振幅限制前的振幅信号的一个例子的图，图4B是表示振幅限制后的振幅信号的一个例子的图。
图5是用于说明实施方式1的振幅限制动作的图，图5A是表示振幅限制前的振幅信号的一个例子的图，图5B是表示振幅限制后的振幅信号的一个例子的图。
图6是表示本发明实施方式2的极化调制装置的结构的方框图。
图7是表示实施方式2的补偿单元的结构的图。
图8是表示实施方式2的补偿表的一个例子的图。
图9是表示实施方式2的极化调制装置的另一个结构的方框图。
图10是表示实施方式2的附带振幅限制补偿单元的结构的图。
图11是表示实施方式2的附带振幅限制补偿表的一个例子的图。
图12是表示本发明实施方式3的极化调制装置的结构的方框图。
图13是表示实施方式3的振幅限制后的信号的平均功率变化的一个例子的图。
图14是表示本发明的其它实施方式的无线发送装置的结构的方框图。
图15是表示其它实施方式的无线通信装置的结构的方框图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图2是表示本实施方式1的极化调制装置1的结构的方框图。在图2中，极化调制装置1由以下单元构成:振幅限制单元6，限制振幅信号的振幅分量；D/A转换器7，将输入的数字信号转换为模拟信号；功率控制单元8，对输入的信号进行功率控制，以使其成为基于功率控制信号的输出信号；电压控制电路9，基于功率控制单元8的输出信号，将电压提供给振幅调制器11；角度调制器10，基于相位信号进行角度调制；以及振幅调制器11，基于来自电压控制电路9的供给电压，对角度调制后的信号进行振幅调制。
如图3A和图3B所示，在从第一输入端子2输入的振幅信号的波形上部大于第一规定值时(图3A)，振幅限制单元6对振幅信号的波形上部进行整形，以使该大于第一规定值的部分的振幅信号的大小成为第一规定值(图3B)。
另外，如图4A和图4B所示，在从第一输入端子2输入的振幅信号的波形下部小于第二规定值时(图4A)，振幅限制单元6对振幅信号的波形下部进行整形，以使该小于第二规定值的部分的振幅信号的大小成为第二规定值(图4B)。
另外，如图5A和图5B所示，在从第一输入端子2输入的振幅信号的波形上部大于第一规定值且其波形下部小于第二规定值时(图5A)，振幅限制单元6对振幅信号的波形上部进行整形，以使该大于第一规定值的部分的振幅信号的大小成为第一规定值，并对振幅信号的波形下部进行整形，以使该小于第二规定值的部分的振幅信号的大小成为第二规定值(图5B)。
D/A转换器7输入来自振幅限制单元6的输出信号，将其转换为模拟信号而输出到功率控制单元8。
功率控制单元8是用于对最终从振幅调制器11输出的信号(发送信号)的功率进行控制的单元，它进行如下的操作，通过基于功率控制信号对D/A转换器7的输出信号进行缩放，使从振幅调制器11输出的信号的功率成为期望的值。
电压控制电路9形成与从功率控制单元8输入的输出信号对应的电源电压，将其提供给振幅调制器11。
角度调制器10基于从第二输入端子3输入的相位信号进行角度调制，将其角度调制信号输出到振幅调制器11。
振幅调制器11基于电压控制电路9所提供的电源电压，对从角度调制器10输入的角度调制信号进行振幅调制，从输出端子5输出。具体而言，振幅调制器11由功率放大器构成，其信号输入端子输入所述角度调制信号，其电源端子输入所述电源电压。
如上所述，通过在功率控制单元8中进行功率控制之前，在振幅限制单元6中进行振幅限制处理，能够不拘泥于来自系统的要求(发送功率控制)而恒定地进行其振幅限制，所以振幅调制处理变得容易。
另外，通过进行将发送信号分为振幅分量和相位分量处理的极化调制，将振幅限制仅适用于振幅分量即可(在适用正交调制时，必须对IQ合成后的RF信号(模拟信号)进行振幅限制)，由此能够由数字滤波器等数字电路构成振幅限制单元6，可以削减电路规模。
而且，在进行D/A转换之前进行振幅限制处理，因此对D/A转换器7要求的动态范围也变小。还有，通过在进行功率控制之前进行D/A转换，能够不拘泥于系统所需的功率值(发送功率)而进行D/A转换，因此能够最大限度地利用D/A转换器7的动态范围。
(实施方式2)
图6表示本实施方式2的极化调制装置20的结构。另外，在图6中，对与上述图2所示的极化调制装置1相同的结构部分附加了相同标号，省略其结构的说明。
如图6所示，本实施方式2的极化调制装置20除了实施方式1的图2所示的结构以外，还包括:为了去除输出信号(发送信号)的失真分量，用表校正振幅信号的补偿单元21。
如图7所示，补偿单元21由补偿表21A和表切换开关21B构成，补偿表21A由多个补偿表构成，表切换开关21B对于使用哪一个补偿表21A来补偿振幅限制后的信号进行切换。如图8所示，补偿表21A具有与对功率控制信号设定的输出功率值(发送功率)对应的多个补偿表。此时，示出了用于输出功率值-20dBm、-19dBm、...、27dBm的补偿表作为例子。在各个补偿表中，设定了与输出功率值对应的、输入值与输出值之间的关系。这些表只不过是一个例子，其设定内容和表的数目等可以根据与系统之间的关系适当地有所变更。
表切换开关21B根据从控制端子4输入的功率控制信号所示的输出功率值，选择补偿表21A内的补偿表。
接着，以与实施方式1的不同点为中心，说明图6的极化调制装置20的动作。
如图6所示，补偿单元21输入来自振幅限制单元6的输出信号。在补偿单元21中，基于功率控制信号所示的功率值，由表切换开关21B选择补偿表21A内的补偿表，基于所选择出的补偿表，将振幅限制后的输入信号的输入值变换为对应的输出值而输出到D/A转换器7。
这样，在振幅限制单元6的后级设置了补偿单元21，所以输入到补偿单元21的信号不取在振幅限制单元6中已被限制的大于上述第一规定值的值或者小于上述第二规定值的值，因此可以缩小补偿表21A所具有的补偿表的规模。
另外，还可以将图6的振幅限制单元6与补偿单元21组合为一，如图9所示的极化调制装置30那样，构成附带振幅限制补偿单元31。如图10所示，该附带振幅限制补偿单元31由具有多个附带振幅限制补偿表的附带振幅限制补偿表31A和用于切换附带振幅限制补偿表31A的表切换开关31B构成。
如图11所示，附带振幅限制补偿表31A具有作为对功率控制信号设定的输出功率值而与-20dBm、-19dBm、...、27dBm相对应的多个附带振幅限制补偿表。在各个附带振幅限制补偿表中，除了设定有上述图8所示的输入值和输出值以外，还设定有用于以下限(对应于上述第二规定值)和上限(对应于上述第一规定值)对输入的振幅信号的振幅进行限制的值。
通过如图10和图11那样构成附带振幅限制补偿单元31，能够对振幅信号同时进行补偿和振幅限制，可以削减振幅限制单元而削减电路规模。
(实施方式3)
图12表示本实施方式3的极化调制装置40的结构。另外，在图12中，对与上述图2所示的极化调制装置1相同的结构部分附加了相同标号，省略其结构的说明。
如图12所示，本实施方式3的极化调制装置40除了实施方式1的图2所示的结构以外，还包括用于校正输出信号的平均输出的平均输出校正单元41。
平均输出校正单元41根据上述第一规定值和/或上述第二规定值，计算从振幅限制单元6输出的信号的平均值，并基于该计算值校正输出信号以使其平均值始终恒定。
如图13所示，在振幅限制单元6中进行振幅限制时，有可能因信号的平均功率变化而产生误差，此时信号质量下降。
于是，在本实施方式中，将平均输出校正单元41连接到振幅限制单元6的输出级，在平均输出校正单元41中计算从振幅限制单元6输出的信号的平均值，基于该计算值校正输出信号以使其平均值始终恒定，从而能够避免信号质量下降。
(其它实施方式)
图14表示装载了上述实施方式1～3的极化调制装置的无线发送装置的结构。无线发送装置200由发送单元201和天线202构成，发送单元201具备上述实施方式1～3的任何一个的极化调制装置1、20、30或40，天线202发送由极化调制装置1、20、30或40获得的振幅调制后的RF相位调制信号。
根据该结构，在无线发送装置200中，通过适用极化调制装置1、20、30或40，能够使得对D/A转换器要求的动态范围变小，并最大限度地利用D/A转换器的动态范围，削减电路规模，避免信号质量下降。
图15表示装载了上述实施方式1～3的极化调制装置的无线通信装置的结构。无线通信装置300由以下单元构成:发送单元201，具备上述实施方式1～3的任何一个的极化调制装置1、20、30或40；接收单元302，对接收信号进行包括解调处理在内的规定的接收处理；双工器303，进行发送信号与接收信号之间的切换；以及天线202。
根据该结构，在无线通信装置300中，通过适用极化调制装置1、20、30或40，能够使得对D/A转换器要求的动态范围变小，并最大限度地利用D/A转换器的动态范围，削减电路规模，避免信号质量下降。
本发明不限于上述的实施方式，能够进行各种变更而实施。
本说明书是基于2006年2月28日申请的日本专利申请第2006-53912号。其内容全部包含于此。
工业实用性
即使在进行发送功率控制时，本发明也能够以简单的结构进行功率限制，并且扩大发送功率的控制范围，能够广泛地适用于移动电话机等无线通信装置。

Claims (8)

1.一种极化调制装置，包括：
振幅限制单元，对输入的振幅信号进行振幅限制；
数字/模拟转换单元，对由所述振幅限制单元进行振幅限制后的数字的振幅信号，进行模拟转换；
功率控制单元，基于发送功率控制值，对所述振幅限制后的模拟的振幅信号进行缩放；
角度调制单元，对输入的相位信号进行角度调制而输出角度调制信号；以及
振幅调制单元，使用所述功率控制后的振幅信号，对所述角度调制信号进行振幅调制。
2.如权利要求1所述的极化调制装置，其中，
所述振幅限制单元，在输入的振幅信号大于第一规定值时，对振幅信号的波形进行整形，以使该大于第一规定值的部分的振幅信号的大小成为第一规定值。
3.如权利要求1所述的极化调制装置，其中，
所述振幅限制单元，在输入的振幅信号小于第二规定值时，对振幅信号的波形进行整形，以使该小于第二规定值的部分的振幅信号的大小成为第二规定值。
4.如权利要求1所述的极化调制装置，其中，
所述振幅限制单元，在输入的振幅信号大于第一规定值时，对振幅信号的波形进行整形，以使该大于第一规定值的部分的振幅信号的大小成为第一规定值，在输入的振幅信号小于第二规定值时，对振幅信号的波形进行整形，以使该小于第二规定值的部分的振幅信号的大小成为第二规定值。
5.如权利要求1所述的极化调制装置，其中，
还包括：补偿单元，被设置在所述振幅限制单元的后级侧，去除所述振幅限制单元的输出信号所包含的失真分量。
6.如权利要求5所述的极化调制装置，其中，
所述补偿单元包括：
与发送功率控制值对应的多个补偿表；以及
基于发送功率控制值，从所述多个补偿表单元中选择至少一个补偿表的表切换单元。
7.如权利要求5所述的极化调制装置，其中，
所述补偿单元具有对输入的信号的振幅进行限制的振幅限制功能。
8.如权利要求1所述的极化调制装置，其中，
还包括：平均输出校正单元，被设置在所述振幅限制单元的后级侧，基于所述第一规定值和/或所述第二规定值，计算振幅限制后的信号的平均值，基于该计算值校正所述振幅限制后的信号。
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