特許 5769771 電力増幅器によって信号を増幅するための方法、電力増幅器システム、デバイス、コンピュータ・プログラム製品、およびそのデジタル記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5769771

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】電力増幅器によって信号を増幅するための方法、電力増幅器システム、デバイス、コンピュータ・プログラム製品、およびそのデジタル記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/06 20060101AFI20150806BHJP

【ＦＩ】

   H03F1/06

【請求項の数】14

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-188069(P2013-188069)

(22)【出願日】2013年9月11日

(62)【分割の表示】特願2011-552380(P2011-552380)の分割

【原出願日】2010年2月10日

(65)【公開番号】特開2014-3706(P2014-3706A)

(43)【公開日】2014年1月9日

【審査請求日】2013年10月10日

(31)【優先権主張番号】09305185.2

(32)【優先日】2009年3月2日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】391030332

【氏名又は名称】アルカテル−ルーセント

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100128657

【弁理士】

【氏名又は名称】三山 勝巳

(74)【代理人】

【識別番号】100170601

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 孝

(72)【発明者】

【氏名】ボーン，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ハスラッハ，クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】ユー，シン

(72)【発明者】

【氏名】ルッツ，ゲルハルト

【審査官】 柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５１１１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２５８６０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２８１６３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／１０４３４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０４６４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２２２３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力増幅器システム（ＰＡＳ３、ＰＡＳ４）の電力増幅器（ＰＡ１、ＰＡ２）を使用することによりキャリア信号（ＣＳ３、ＣＳ４）を増幅する方法であって、該電力増幅器（ＰＡ１、ＰＡ２）が電源（ＳＭＰＳ１、ＳＭＰＳ２）の電源電圧（ＰＡＳＶ１、ＰＡＳＶ２）を供給され、該方法が、
クリッピング閾値に従って該キャリア信号（ＣＳ３、ＣＳ４）へ該電力増幅器システム（ＰＡＳ３、ＰＡＳ４）の入力信号（ＤＳ、ＡＳ２）をクリッピングするステップ（Ｍ１／１）と、
該電力増幅器システム（ＰＡＳ３、ＰＡＳ４）の該入力信号（ＤＳ、ＡＳ２）の平均信号電力に関する値に該電源電圧（ＰＡＳＶ１、ＰＡＳＶ２）の値を適応させるステップ（Ｍ１／４、Ｍ２／５）とを含み、該電源電圧（ＰＡＳＶ１）の値を適応させるステップ（Ｍ１／４）が下り勾配の絶対値より大きい上り勾配の値で実行され、及び、
該電力増幅器（ＰＡ１、ＰＡ２）によって該キャリア信号（ＣＳ３、ＣＳ４）を増幅するステップ（Ｍ１／５）を含み、
該クリッピング閾値が該平均信号電力に依存する、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法において、
該入力信号がデジタル入力信号（ＤＳ）又はアナログ入力信号（ＡＳ２）である、方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法において、
該方法が、少なくとも１つの別の信号の少なくとも１つの別の特性の少なくとも１つの値を測定するステップ（Ｍ６／１）をさらに含み、
該少なくとも１つの別の特性が該少なくとも１つの別の信号の品質指標である、方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法において、
該電源電圧（ＰＡＳＶ１）が該少なくとも１つの別の特性の該少なくとも１つの値にさらに依存する、方法。

【請求項5】

請求項３に記載の方法において、
該入力信号（ＤＳ、ＡＳ２）のピーク対平均電力比が該少なくとも１つの別の特性の該少なくとも１つの値にさらに依存する、方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法において、
該方法が、上位層エンティティからデータ・トラフィック表示を受信するステップ（Ｍ５／１）をさらに備える、方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法において、
該方法が、
− 第１の予め定義された時間間隔によって与えられるある時点において該入力信号（ＤＳ）の同相及び直交信号部（Ｉ、Ｑ）の値を測定し記憶するステップ（Ｍ１／２）、
− 該入力信号（ＤＳ）の該同相及び直交信号部（Ｉ、Ｑ）を二乗するステップ（Ｍ１／３）、
− 中間値のために、該同相及び直交信号部（Ｉ、Ｑ）の二乗を加算するステップ（Ｍ１／３）、及び
− 第２の予め定義された時間間隔に属する該加算するステップの全ての中間値を平均化することによって、該入力信号（ＤＳ）の該平均信号電力に関する該値を計算するステップ（Ｍ１／３）、をさらに含む、方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法において、
該平均信号電力に関する該値が、該第２の予め定義された時間間隔の第１の部分内で測定された該入力信号（ＤＳ）の該値に従うより低い重み、および該第２の予め定義された時間間隔の第２の部分内で測定された該入力信号（ＤＳ）の該値に従うより高い重みを有する移動平均であり、該第２の予め定義された時間間隔の該第１の部分の後に該第２の予め定義された時間間隔の該第２の部分が続く、方法。

【請求項9】

電力増幅器システム（ＰＡＳ３、ＰＡＳ４）であって、該電力増幅器システム（ＰＡＳ３、ＰＡＳ４）が、
− クリッピング閾値に従ってキャリア信号（ＣＳ３、ＣＳ４）へ該電力増幅器システム（ＰＡＳ３、ＰＡＳ４）の入力信号（ＤＳ、ＡＳ２）をクリッピングする手段（ＣＬＰ、ＯＡ）と、
− 該キャリア信号（ＣＳ３、ＣＳ４）のための第１の入力インターフェース（ＰＡＳＩＧＩＮ１，ＰＡＳＩＧＩＮ２）と電源電圧（ＰＡＳＶ１、ＰＡＳＶ２）のための第２の入力インターフェース（ＰＡＳＶＩＮ１、ＰＡＳＶＩＮ２）とを含む、該キャリア信号（ＣＳ３、ＣＳ４）を増幅する電力増幅器（ＰＡ１、ＰＡ２）、ならびに
− 該電力増幅器システム（ＰＡＳ３、ＰＡＳ４）の該入力信号（ＤＳ、ＡＳ２）の平均信号電力に関する値に該電源電圧（ＰＡＳＶ１、ＰＡＳＶ２）の値を適応させる手段を備え、該電源電圧（ＰＡＳＶ１）の値の適応が下り勾配の絶対値より大きい上り勾配の値で実行され、
該クリッピング閾値が該平均信号電力に依存する、電力増幅器システム。

【請求項10】

請求項９に記載の電力増幅器システム（ＰＡＳ１、．．．、ＰＡＳ４）を備える無線通信システムにおける使用のためのトランスミッタ。

【請求項11】

請求項１０に記載のトランスミッタを備える無線通信システムにおける使用のためのネットワーク要素。

【請求項12】

請求項１１に記載のネットワーク要素において、
該ネットワーク要素が以下の、基地局、アクセス・ポイント、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブック、のいずれかである、ネットワーク要素。

【請求項13】

請求項９に記載の電力増幅器システム（ＰＡＳ１、．．．、ＰＡＳ４）を備える固定アクセス通信システムにおける使用のためのトランシーバ。

【請求項14】

電力増幅器システム（ＰＡＳ３）の電力増幅器（ＰＡ１）を使用することによりキャリア信号（ＣＳ３）を増幅する方法を実施するコンピュータ実行可能命令を備えるコンピュータ・プログラムであって、該方法が、
− クリッピング閾値に従って該キャリア信号（ＣＳ３）へ該電力増幅器システム（ＰＡＳ３）の入力信号（ＤＳ）をクリッピングするステップ（Ｍ１／１）と、
− 該電力増幅器システム（ＰＡＳ３）の該入力信号（ＤＳ）の平均信号電力に関する値に該電力増幅器（ＰＡ１）の電源電圧（ＰＡＳＶ１）の値を適応させるステップ（Ｍ１／４）とを含み、該電源電圧（ＰＡＳＶ１）の値を適応させるステップ（Ｍ１／４）が下り勾配の絶対値より大きい上り勾配の値で実行され、及び
− 該電力増幅器（ＰＡ１）によって該キャリア信号（ＣＳ３）を増幅するステップ（Ｍ１／５）を含み、
該クリッピング閾値が該平均信号電力に依存する、コンピュータ・プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１のプリアンブルによる電力増幅器を使用することによりキャリア信号を増幅するための方法、請求項１０のプリアンブルによる電力増幅器システム、および請求項１５のプリアンブルによるコンピュータ・プログラム製品に関する。

【背景技術】

【0002】

３ＧＰＰ（３ＧＰＰ＝第３世代パートナーシップ）によって開発されたＬＴＥ（ＬＴＥ＝ロング・ターム・エボリューション）、またはＩＥＥＥ（ＩＥＥＥ＝米国電気電子技術者協会）およびＷｉＭＡＸフォーラムによって開発されたＷｉＭＡＸ（ＷｉＭＡＸ＝ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス）など現在の無線通信システムは、高められた周波数利用効率を有するＯＦＤＭ（ＯＦＤＭ＝直交周波数分割多重）などの変調方式を使用する。

【0003】

ＯＦＤＭ信号の変更可能なエンベロープは、大きな動的範囲を示す。大きな動的範囲は、デジタル解像度に関するデジタル−アナログ／アナログ−デジタルコンバータに対する高い需要、および電力増幅器によるＯＦＤＭ信号の線形増幅による高い需要を提供する。

【0004】

動的範囲は、最大瞬間電力対平均電力の比であるピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ＝ピーク対平均電力比）によって定義される。

【0005】

電力増幅器は、入力電力の最高上昇値のための増幅を提供するように設計される。それによって、電力増幅器は、電源の一定のＤＣバイアス電流（ＤＣ＝直流）で作動され、入力電力の最高上昇値によって、またはいわゆるピーク電力によって、最高効率でのみ機能する。しかし、ほとんどの時間、入力電力はピーク電力の一部分のみである。これは、長い時間帯の間、電力増幅器の出力電力は電源の電力消費の一部分のみであり、その結果、低い電力効率を引き起こすことを意味する。特に、真夜中から午前６時までの夜間などユーザ・トラフィックが少ない時間帯中は、電力効率がかなり低い。電力増幅器の電力効率を改善するためには、いくつかの解決策がある。

【0006】

ピーク電力を限定するためにＰＡＰＲ低減アルゴリズムを使用することができる。したがって、電力増幅器は、ピーク電力によって設計されるのではなく、ピーク電力より低い予め定義された一定のいわゆるクリッピング閾値によって設計される。いわゆるクリッピングは、クリッピング閾値より高い入力信号の信号ピークを除去する。それによって、電力増幅器の電力効率を改善することができる。しかし、改善は、高い負荷状態の間にしか達成することができない。低い負荷状態中には、効率は依然としてかなり低い。他の不利な点は、信号ピークをカットすることは、ＳＮＲ（ＳＮＲ＝信号対雑音比）を増大させ、出力信号のスペクトル帯域幅を増大させるので、電力増幅器の出力信号の信号品質を低下させることである。エンベロープ・トラッキング法は、入力信号のエンベロープの電流振幅に応じてリアルタイムで電力増幅器の電源電圧を制御することによる電力増幅器のための別の最適化方式である。理論的には、この方式によって電力増幅器の最高の電力効率を達成することができる。しかし、カプラ、検出器、遅延／同期要素、高帯域幅電圧変調器または複素デジタル信号アルゴリズムなどの補足構成要素が必要とされるので、送信部設計の複雑性がかなり増大する。さらに、２０ＭＨｚ帯域幅などの高帯域幅の入力信号のためのエンベロープ・トラッキング法の制御は、補足構成要素に対する強い技術要件を必要とする。

【0007】

ドイツ特許第６０１ ００ ７５３ Ｔ２号には、電力増幅器の効率および動的範囲を改善するための方法が開示されている。電源電圧は、入力信号が基準レベルより低い場合は、低出力電圧を有する第１の電源によって生成され、入力信号が基準値より高い場合は、高出力電圧を有する第２の電源によって生成される。電力増幅器の電源を制御するやり方は、電力増幅器の電力効率に影響を与える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】ドイツ特許第６０１ ００ ７５３ Ｔ２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

したがって、本発明の目的は、電力増幅器の電力効率を改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、電力増幅器システムの電力増幅器を使用することによりキャリア信号を増幅するための方法によって達成され、電力増幅器は電源の電源電圧を供給され、本方法は、電源電圧の値を、電力増幅器システムの入力信号の平均信号電力に関する値に適応させるステップを備え、本方法は、クリッピング閾値によって入力信号の信号ピークを限定するステップをさらに備え、クリッピング閾値は、平均信号電力に関する値によって決められる。

【0011】

この目的は、電力増幅器システムに関する独立請求項１０によって、およびコンピュータ・プログラム製品に関する独立請求項１５によってさらに達成される。

【0012】

本発明による方法は、電力増幅器のＤＣバイアス電流が、常に、平均信号電力に等しい電力値を有する入力信号を増幅するのに十分な値に限定されるので、電力増幅器の電力消費を低減するという利益を提供する。さらに、電力増幅器システムの電力消費全体を低減することができる。

【0013】

エンベロープ・トラッキング法と比較すると、本発明は、電源の電圧変調を入力信号のリアルタイム・エンベロープと同期させるために電力増幅器の入力経路に遅延／同期要素を必要としない。さらに、エンベロープ・トラッキング法において使用されるカプラ、検出器、遅延／同期要素、複素デジタル信号アルゴリズムなどの補足構成要素は、必要とされない。

【0014】

電源電圧の変更は、平均信号電力が入力信号のリアルタイム・エンベロープより低い周波数帯域幅を有するので、エンベロープ・トラッキング法と比較するとはるかに長い時間で行われる。それによって、本発明のために使用される構成要素による技術要件は、エンベロープ・トラッキング法のために使用される構成要素のための技術要件より低い。

【0015】

本発明の好ましい実施形態では、入力信号は、デジタル入力信号またはアナログ入力信号である。

【0016】

それによって、本発明は、デジタル入力信号による電力増幅器システム、ならびにアナログ入力信号による電力増幅器のために使用することができる。

【0017】

本発明の他の好ましい実施形態では、本発明は、入力信号のピーク対平均電力比を予め定義された範囲内に保持するステップをさらに備える。これは、平均信号電力よりはるかに大きい信号電力を有する信号ピークによる電力増幅器の増幅の飽和を回避するという利点を提供する。さらに、増幅の飽和によって生じる追加の側波帯の発生などの電力増幅器の出力信号の歪を防止することができる。信号の保全性に関して無線通信規格によって与えられるような必要条件が満たされるようなやり方で、予め定義された範囲を選択することができる。

【0018】

本発明の他の好ましい実施形態では、電源電圧の適応は、下り勾配の絶対値より高い上り勾配の値で行われる。この他の実施形態は、一方では適応ステップの数を低減する。他方では、平均入力電力の急速な増大による電力増幅器の増幅の飽和を回避するために、電源電圧の平均信号電力の急速な上昇への適応が可能にされる。

【0019】

本発明の他の好ましい実施形態では、本方法は、入力信号の値を第１の予め定義された時間間隔で測定するステップ、および、第２の予め定義された時間間隔以内に測定された入力信号の値を使用して平均信号電力に関する値を計算するステップをさらに備える。この実施形態を使用することにより、入力信号の平均信号電力を計算するために物理層から直接データを収集することができる。これは、電源電圧の短時間の適応を達成するという利点を提供する。

【0020】

本発明の他の好ましい実施形態では、本方法は、上位層エンティティからデータ・トラフィック表示を受信するステップをさらに備える。これは、物理層入力信号のエンベロープの振幅がユーザ・トラフィック量またはシグナリング・トラフィック量の変更によって急速に増大される前に、電源電圧をタイムリに適応させるという利益を提供する。

【0021】

本発明の他の好ましい実施形態では、本発明は、少なくとも１つの別の信号の少なくとも１つの別の特性の少なくとも１つの値を測定するステップをさらに備え、少なくとも１つの別の特性は、少なくとも１つの別の信号の品質指標である。

【0022】

これは、増幅されたキャリア信号の信号品質を最適化することができるように、電源電圧および／またはピーク対平均電力比の値をより正確に調整するという利点を提供する。

【0023】

本発明の他の有利な特徴は、本方法および電力増幅器システムに関する従属請求項によって、ならびにコンピュータ・プログラム製品、デバイス、およびデジタル記憶媒体に関する独立請求項によって、定義されている。

【0024】

本発明の実施形態は、以下の詳細な説明から明らかになり、非限定的な例示として提供された添付の図面によって図示される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１の実施形態の第１の適用形態による電力増幅器システムのブロック図である。

【図2】本発明の第１の実施形態の第１の適用形態による方法の流れ図である。

【図3】本発明の第１の実施形態の第２の適用形態による電力増幅器システムのブロック図である。

【図4】本発明の第１の実施形態の第２の適用形態による方法の流れ図である。

【図5】本発明の第２の実施形態の第１の適用形態による電力増幅器システムのブロック図である。

【図6】本発明の第２の実施形態の第１の適用形態による方法の流れ図である。

【図7】本発明の第２の実施形態の第２の適用形態による電力増幅器システムのブロック図である。

【図8】本発明の第２の実施形態の第２の適用形態による方法の流れ図である。

【図9】本発明の第２の実施形態による第１の特性図である。

【図10】本発明の第２の実施形態による第２の特性図である。

【図11】本発明の第３の実施形態による方法の流れ図である。

【図12】本発明の第４の実施形態による方法の流れ図である。

【図13】本発明の第１、第２、第３、および第４の実施形態によるデバイスのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、本発明の第１の実施形態の第１の適用形態による電力増幅器システムＰＡＳ１のブロック図を示す。

【0027】

電力増幅器システムＰＡＳ１は、ＬＴＥシステム（ＬＴＥ＝ロング・ターム・エボリューション）、ＷｉＭＡＸ（ＷｉＭＡＸ＝ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス）、またはＷＬＡＮシステム（ＷＬＡＮ＝無線ローカル・エリア・ネットワーク）などの無線通信システムのネットワーク要素の送信部に含まれてよい。

【0028】

ネットワーク要素は、例えば基地局である。ネットワーク要素のための他の代替物は、アクセス・ポイント、携帯電話、ＰＤＡ（ＰＤＡ＝携帯情報端末）、ノートブックなどである。

【0029】

一代替実施形態では、電力増幅器システムＰＡＳ１は、ＡＤＳＬ（ＡＤＳＬ＝非対称デジタル加入者回線）などの固定アクセス通信システムのトランシーバに含まれてよい。

【0030】

他の代替実施形態では、電力増幅器システムＰＡＳ１は、ハイファイ・システムなどのオーディオ・システムまたはビデオ・システムに含まれてよい。

【0031】

一般に、本発明の第１の実施形態による電力増幅器システムＰＡＳ１は、電磁信号の増幅が必要とされるいかなる用途においても使用されることが可能である。

【0032】

デジタル・ベースバンド・ボードＢＢ１は、同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑを備える複素デジタル入力信号ＤＳを生成する。

【0033】

一代替形態では、デジタル・ベースバンド・ボードＢＢ１は、単一の実部を備える実デジタル入力信号を生成することができる。

【0034】

電力増幅器システムＰＡＳ１は、アナログＲＦフロント・エンド（ＲＦ＝無線周波数）ＲＦＦＥ１およびデジタル・ベースバンド・ボードＢＢ１の一部分を備える。

【0035】

一代替形態では、電力増幅器システムＰＡＳ１は、別のデジタル・ベースバンド・ボードおよびアナログＲＦフロント・エンドＲＦＦＥ１を備えてよい。

【0036】

デジタル・ベースバンド・ボードＢＢ１の一部分は、ＦＰＧＡ（ＦＰＧＡ＝フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）、ＣＰＬＤ（ＣＰＬＤ＝コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス）、ＡＳＩＣ（ＡＳＩＣ＝特定用途向け集積回路）、またはＤＳＰ（ＤＳＰ＝デジタル信号プロセッサ）などの適応ユニットＡＤＵを備えてよい。

【0037】

ＲＦフロント・エンドＲＦＦＥ１は、２つのＤＡＣ（ＤＡＣ＝デジタル−トゥ−アナログコンバータ）ＤＡＣ１、ＤＡＣ２、変調およびアップコンバージョン・モジュールＭＵ１、局部発振器ＬＯ１、電源ＳＭＰＳ１、および電力増幅器ＰＡ１を備えてよい。

【0038】

一代替形態では、ＤＡＣ、ＤＡＣ１、ＤＡＣ２の位置は、ＲＦフロント・エンドＲＦＦＥ１からベースバンド・ボードＢＢ１に移される。

【0039】

デジタル入力信号ＤＳは、ＯＦＤＭ（ＯＦＤＭ＝直交周波数分割多重）、ＣＤＭＡ（ＣＤＭＡ＝符号分割多元接続）、ＷＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ＝広帯域ＣＤＭＡ）、またはマルチキャリアＧＳＭ（ＧＳＭ＝グローバル移動体通信システム）などの伝送方式の信号である。

【0040】

一代替形態では、デジタル入力信号は、オーディオ・システムまたはビデオ・システムのオーディオ信号またはビデオ信号を表す。

【0041】

デジタル入力信号ＤＳの直交信号部Ｑの信号経路は、第１のＤＡＣ、ＤＡＣ１の入力インターフェースに接続され、同相信号部Ｉの信号経路は、第２のＤＡＣ、ＤＡＣ２の入力インターフェースに接続される。さらに、両方の信号経路は、適応ユニットＡＤＵの入力インターフェースに接続される。

【0042】

一代替形態では、実信号の単一の信号経路は、単一のＤＡＣ、および単一の入力インターフェースを備える適応ユニットに接続される。

【0043】

アナログ信号ＡＳ１の同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑのための２つのＤＡＣ、ＤＡＣ１、ＤＡＣ２の出力インターフェースは、変調およびアップコンバージョン・モジュールＭＵの入力インターフェースに接続される。

【0044】

局部発振器ＬＯ１は、変調およびアップコンバージョン・モジュールＭＵの別の入力インターフェースに接続される。

【0045】

キャリア信号ＣＳ１のための変調およびアップコンバージョン・モジュールＭＵの出力インターフェースは、電力増幅器ＰＡ１の信号入力インターフェースＰＡＳＩＧＩＮ１に接続される。

【0046】

適応ユニットＡＤＵは、電源ＳＭＰＳ１の電源電圧ＰＡＳＶ１の値を適応させるために電源ＳＭＰＳ１において使用されるデジタル入力信号ＤＳの平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１を計算する。

【0047】

適応ユニットＡＤＵの出力インターフェースは、電源ＳＭＰＳ１の制御ポートＣＰ１に接続される。

【0048】

制御ポートＣＰ１は、デジタル制御ポートでよい。

【0049】

一代替形態では、制御ポートＣＰ１はアナログ制御ポートでよく、適応ユニットＡＤＵから来るデジタル値をアナログ値に変換するために、適応ユニットＡＤＵと電源ＳＭＰＳ１との間に別のＤＡＣが使用されてもよい。

【0050】

電源ＳＭＰＳ１は、同じ高効率で様々な電力レベルにおいて電源電圧ＰＡＳＶ１を生成するという利点を提供するスイッチト・モード電源でよい。

【0051】

一代替形態では、電源ＳＭＰＳ１は、エンベロープ・トラッキング法で使用されるような電圧変調器でよい。

【0052】

電源ＳＭＰＳ１は、電源電圧ＰＡＳＶ１の値を、制御ポートＣＰ１を介して受信された値ＭＳＰＬ１に適応させる。

【0053】

電源ＳＭＰＳ１の電源電圧ＰＡＳＶ１のための出力インターフェースは、電力増幅器ＰＡ１の電圧入力インターフェースＰＡＳＶＩＮ１に接続される。

【0054】

電力増幅器ＰＡ１は、電源電圧ＰＡＳＶ１の適応された値に基づいてキャリア信号ＣＳ１を増幅されたキャリア信号ＡＣＳ１に増幅する。

【0055】

これは、電力増幅器ＰＡ１の電力効率を向上させ、それによって電力増幅器システムＰＡＳ１の電力消費全体を低減するという利点を提供する。

【0056】

図２を参照すると、本発明の第１の実施形態の第１の適用形態による方法Ｍ１の流れ図が示されている。

【0057】

方法Ｍ１を実施するためのステップの順序および数は重要ではなく、当業者には理解されるように、ステップの順序および数は、本発明の範囲から逸脱することなく変わってよい。

【0058】

第１のステップＭ１／１において、デジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑが、適応ユニットＡＤＵを備えるデジタル・ベースバンド・ボードＢＢ１によって受信される。

【0059】

ステップＭ１／１は、連続して実施される。

【0060】

次のステップＭ１／２において、適応ユニットＡＤＵが、第１の予め定義された時間間隔によって与えられるいくつかの時点で、デジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑの値を測定し、記憶する。

【0061】

一代替形態では、適応ユニットＡＤＵは、デジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑのすべての値を連続して測定し、記憶する。

【0062】

他のステップＭ１／３において、適応ユニットＡＤＵが、デジタル入力信号ＤＳの平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１を計算する。

【0063】

第１のサブステップにおいて、適応ユニットＡＤＵが、同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑを二乗し、同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑの二乗した数を加算して、中間値を求める。

【0064】

第２のサブステップにおいて、適応ユニットＡＤＵが、第２の予め定義された時間間隔に属する第１のサブステップのすべての中間値を平均することにより、デジタル入力信号ＤＳの平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１を計算する。第２の予め定義された時間間隔は、第１の予め定義された時間間隔に等しいか、またはそれより大きい。

【0065】

平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１は、デジタル入力信号ＤＳの信号振幅の絶対値の算術平均に基づいてよい。

【0066】

他の代替形態では、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１は、デジタル入力信号ＤＳの電力振幅の二乗平均に、デジタル入力信号ＤＳの一般化平均に、またはデジタル入力信号ＤＳの移動平均に基づいてよい。

【0067】

他の好ましい代替形態では、デジタル入力信号ＤＩＳの移動平均は、第２の予め定義された時間間隔の第１の部分の中で測定されたデジタル入力信号ＤＳの値による、より低い重み、および、第２の予め定義された時間間隔の第２の部分の中で測定されたデジタル入力信号ＤＳの値による、より高い重みを使用し、第２の予め定義された時間間隔の第１の部分の後に、第２の予め定義された時間間隔の第２の部分が続く。それによって、より強い平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１は、最近測定された値に依存し、より速い時間内に急な変更に応じて反応することができる。

【0068】

ステップＭ１／２は、ステップＭ１／３の後に繰り返される。

【0069】

平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１が平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１の前の計算によって変更された場合は、ステップＭ１／４の後にステップＭ１／３が続く。

【0070】

好ましい代替形態では、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１が平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１の前の計算によって予め定義された量だけ変更された場合は、ステップＭ１／４の後にステップＭ１／３が続く。

【0071】

他の代替形態では、常に、ステップＭ１／４の後にステップＭ１／３が続く。

【0072】

次のステップＭ１／４では、電力増幅器ＰＡ１の電源電圧ＰＡＳＶ１の値をデジタル入力信号ＤＳの平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１に適応させる。

【0073】

平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１は、平均信号電力レベルであり、電源ＳＭＰＳ１は、例えば、電源ＳＭＰＳ１のルックアップ・テーブルを使用することにより、または電源電圧ＰＡＳＶ１の値と平均信号電力レベルとの間の関係に関する式を使用することにより、電源電圧ＰＡＳＶ１の値を決める。

【0074】

他の代替形態では、平均信号電力に関係する値ＭＳＰＬ１は、特定の電源電圧ＰＡＳＶ１を抽出するために制御ポートＣＰ１によって必要とされる特定の値である。したがって、適応ユニットＡＤＵは、適応ユニットＡＤＵのルックアップ・テーブルを使用することにより特定の値を計算する。これは、電源ＳＭＰＳ１の中に内部論理を必要としないという利点を提供し、制御ポートの特定の制御言語に依存しないので、電源を使用する際のより高い柔軟性という利点を提供する。

【0075】

他の代替形態では、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１は、適応ユニットＡＤＵの別のルックアップ・テーブルを使用することによる電源ＰＡＳＶ１のインクリメント値である。電源ＳＭＰＳ１は、受信したインクリメント値によって電源電圧ＰＡＳＶ１を変更する。これは、値をより高い解像度を有する電源ＳＭＰＳ１に適用するという利点を提供する。

【0076】

好ましくは、適応ユニットＡＤＵは、電源電圧ＰＡＳＶ１の値を、ＰＡＳＶ１下り勾配の絶対値より高い上り勾配の値に適応させる。それによって、電源電圧ＰＡＳＶ１は、低減されるより速く増大されることが可能である。

【0077】

これは、一方では、適応ステップの数を低減するという利点を提供する。他方では、平均入力電力レベルＭＳＰＬ１の急速な増大による電力増幅器ＰＡ１の増幅の飽和を回避するために、電源電圧ＰＡＳＶ１の平均信号電力レベルＭＳＰＬ１の急速な上昇への適応が可能にされる。

【0078】

ステップＭ１／２、Ｍ１／３およびＭ１／４に続いてまたは並行して実行される他のステップＭ１／５において、電力増幅器ＰＡ１がデジタル入力信号ＤＳを増幅されたキャリア信号ＡＣＳ１に増幅する。

【0079】

同じデジタル入力信号ＤＳのための他のステップＭ１／５は、通常、ステップＭ１／４が終了する前に実行される。したがって、同じデジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑの増幅は、電力増幅器ＰＡ１の電源電圧ＰＡＳＶ１の新しく適応された値で行われる。

【0080】

別の受信されたデジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑの増幅は、ステップＭ１／４が終了してから、ステップＭ１／４による電力増幅器ＰＡ１の電源電圧ＰＡＳＶ１の新しく適応された値で行われる。

【0081】

第１のサブステップにおいて、デジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部ＱがＤＡＣ、ＤＡＣ１、ＤＡＣ２によってアナログ信号ＡＳ１に変換される。

【0082】

他のサブステップにおいて、変調およびアップコンバージョン・モジュールＭＵがアナログ信号ＡＳ１の同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑを中間信号に変調し、中間信号を局部発振器ＬＯ１の周波数信号と混合することによりキャリア信号ＣＳ１に変換する。

【0083】

一代替形態では、デジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑの変調は、ベースバンド・ボードＢＢ１上に配置されたベースバンドまたはＩＦ変調器（ＩＦ＝中間周波数）によって行われてよく、アップコンバージョンだけがＲＦフロント・エンドＲＦＦＥ１を介して行われる。

【0084】

最後のサブステップにおいて、キャリア信号ＣＳ１が、電力増幅器ＰＡ１の電源電圧ＰＡＳＶ１によって増幅されたキャリア信号ＡＣＳ１に増幅される。

【0085】

増幅されたキャリア信号ＡＣＳ１は、電力増幅器ＰＡ１の出力インターフェースに接続されたアンテナに伝送される。

【0086】

一代替形態では、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ１は、固定伝送回線に挿入されてよい。

【0087】

他の代替形態では、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ１は、オーディオ・システムまたはビデオ・システムのラウドスピーカに伝送される。

【0088】

本発明の第１の実施形態の第１の適用形態による方法Ｍ１によって、予め定義された電源電圧ＰＡＳＶ１電力が、予め決められた平均信号電力によって電力増幅器ＰＡ１に印加される。

【0089】

一般に、増加電源電圧ＰＡＳＶ１上の増加平均信号電力、および減少平均信号電力では、減少電源電圧ＰＡＳＶ１は、電力増幅器ＰＡ１に印加される。

【0090】

これは、電力増幅器ＰＡ１のＣＤバイアス電流が、常に、平均信号電力に関する電力レベルを有するキャリア信号ＣＳ１を増幅するのに十分な値に限定されるので、電力増幅器ＰＡ１の電力消費を低減するという利益を提供する。

【0091】

エンベロープ・トラッキング法と比較すると、本方法は、電源の電源変調をデジタル入力信号ＤＳのエンベロープのリアルタイム振幅に同期するために電力増幅器ＰＡ１の入力信号経路に遅延／同期要素を必要としない。

【0092】

さらに、エンベロープ・トラッキング法において使用される、カプラ、検出器、遅延／同期要素、複素デジタル信号アルゴリズムなどの補足構成要素は、必要とされない。

【0093】

電源電圧の変更は、平均信号電力はデジタル入力信号ＤＳのリアルタイム振幅より低い周波数帯域幅を有するので、エンベロープ・トラッキング法と比較するとはるかに長い時間をかけて行われる。それによって、本発明のために使用される構成要素による技術要件は、エンベロープ・トラッキング法に関して使用される構成要素のための技術要件より低い。

【0094】

図３は、本発明の第１の実施形態の第２の適用形態による電力増幅器システムＰＡＳ２のブロック図を示す。

【0095】

電力増幅器システムＰＡＳ２は、カプラＣＯＵＰ１、電力検出器ＰＤ、低パス・フィルタＬＰＦ１、アップコンバージョン・ユニットＵ、局部発振器ＬＯ２、電源ＳＭＰＳ２、および電力増幅器ＰＡ２を備える。

【0096】

電力増幅器システムＰＡＳ２は、ＬＴＥシステム、ＷｉＭＡＸシステム、またはＷＬＡＮシステムなどの無線通信システムのネットワーク要素の送信部に含まれてよい。

【0097】

ネットワーク要素は、例えば基地局でよい。ネットワーク要素のための他の代替物は、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブック、無線インターフェースを有するＵＳＢフラッシュ・ドライブなどである。

【0098】

一代替形態では、電力増幅器システムＰＡＳ２は、ハイファイ・システムなどのオーディオ・システムまたはビデオ・システムに含まれてよく、電力増幅器システムＰＡＳ２は、アップコンバージョン・ユニットＵおよび局部発振器ＬＯ２を備えなくてもよい。

【0099】

アナログ入力信号ＡＳ２の信号経路は、カプラＣＯＵＰ１の入力インターフェースに接続される。

【0100】

カプラＣＯＵＰ１は、分割係数に関してアナログ信号ＡＳ２を第１の信号部分ＡＳ２＿１、および第２の信号部分ＡＳ２＿２に分割する。第１の信号部分ＡＳ２＿１の電力レベルは、第２の信号部分ＡＳ２＿２の電力レベルより高い。

【0101】

カプラＣＯＵＰ１の出力インターフェースは、第１の信号部分ＡＳ２＿１のためのアップコンバージョン・ユニットＵの出力インターフェースに、および第２の信号部分ＡＳ２＿２のための電力検出器ＰＤの入力インターフェースに接続される。

【0102】

局部発振器ＬＯ２は、アップコンバージョン・ユニットＵの別の入力インターフェースに接続される。

【0103】

キャリア信号ＣＳ２のためのアップコンバージョン・ユニットＵの出力インターフェースは、電力増幅器ＰＡ２の信号入力インターフェースＰＡＳＩＧＩＮ２に接続される。

【0104】

電力検出器ＰＤは、第２の信号部分ＡＳ２＿２を測定し、第２の信号部分ＡＳ２＿２の信号電力によって電力レベル信号ＰＬ＿ＡＳ２＿２を生成する。電力検出器ＰＤは、高帯域幅電力検出器でよい。

【0105】

電力検出器ＰＤの出力インターフェースは、低パス・フィルタＬＰＦ１の入力インターフェースに接続される。

【0106】

低パス・フィルタＬＰＦ１は、第２の信号部分ＡＳ２＿２の平均信号電力に関する電圧ＭＳＰＬ２を生成する。

【0107】

低パス・フィルタＬＰＦ１の出力インターフェースは、電源ＳＭＰＳ２の制御ポートＣＰ２に接続される。

【0108】

一代替形態では、低帯域幅電力検出器が第２の信号部分ＡＳ２＿２を測定するために使用されてよく、第２の信号部分ＡＳ２＿２の平均信号電力に関する値を生成するために使用されてよい。これは、低パス・フィルタＬＰＦ１を必要としないという利点を提供する。

【0109】

電源ＳＭＰＳ２の制御ポートＣＰ２は、アナログ制御ポートでよい。

【0110】

一代替形態では、制御ポートＣＰ２はデジタル制御ポートでよく、低パス・フィルタＬＰＦ１から来るアナログ値をデジタル値に変換するために、低パス・フィルタＬＰＦ１と電源ＳＭＰＳ２との間にＡＤＣ（ＡＤＣ＝アナログ−トゥ−デジタルコンバータ）が使用されてよい。

【0111】

他の代替形態では、制御ポートＣＰ２は、制御言語を必要としてよく、ＡＤＣは、制御言語の制御パラメータの値を計算するためにデジタル処理ユニットと接続されてよい。

【0112】

電源ＳＭＰＳ２は、同じ高効率で様々な電源レベルで電源電圧ＰＡＳＶ２を生成するという利点を提供するスイッチト・モード電源でよい。

【0113】

電源ＳＭＰＳ２は、電源電圧ＰＡＳＶ２の値をアナログ入力信号ＡＳ２の平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ２に適応させる。

【0114】

電源ＳＭＰＳ２の電源電圧ＰＡＳＶ２のための出力インターフェースは、電力増幅器ＰＡ２の電圧入力インターフェースＰＡＳＶＩＮ２に接続される。

【0115】

電力増幅器ＰＡ２は、電源電圧ＰＡＳＶ２の適応された値に基づいてキャリア信号ＣＳ２を増幅されたキャリア信号ＡＣＳ２に増幅する。

【0116】

本発明の第１の実施形態の第２の適用形態による電力増幅器システムＰＡＳ２は、電力増幅器ＰＡ２の電力効率を向上させ、それによって、アナログ電力増幅器システムＰＡＳ２の電力消費全体を低減するという利点を提供する。

【0117】

図４を参照すると、本発明の第１の実施形態の第２の適用形態による方法Ｍ２の流れ図が示されている。

【0118】

方法Ｍ２を実施するためのステップの順序および数は重要ではなく、当業者には理解されるように、ステップの順序および数は、本発明の範囲から逸脱することなく変わってよい。

【0119】

第１のステップＭ２／１において、アナログ入力信号ＡＳ２が電力増幅器システムＰＡＳ２によって受信される。

【0120】

ステップＭ２／１は、連続して実行される。

【0121】

次のステップＭ２／２において、カプラＣＯＵＰ１がアナログ入力信号ＡＳ２を第１の信号部分ＡＳ２＿１および第２の信号部分ＡＳ２＿２に連続して分割する。

【0122】

他のステップＭ２／３において、電力検出器ＰＤが、第２の信号部分ＡＳ２＿２の信号電力を連続して測定し、電力レベル信号ＰＬ＿ＡＳ２＿２を生成する。

【0123】

次のステップＭ２／４において、低パス・フィルタＬＰＦ１が、電力レベル信号ＰＬ＿ＡＳ２＿２の急な変化を平滑化することにより、第２の信号部分ＡＳ２＿２の平均信号電力に関する電圧ＭＳＰＬ２を連続して生成する。

【0124】

他のステップＭ２／５において、電力増幅器ＰＡ２の電圧ＰＡＳＶ２を、カプラＣＯＵＰ１の分割係数を考慮してアナログ入力信号ＡＳ２の平均信号電力に関する電圧ＭＳＰＬ２に連続して適応させる。

【0125】

第１の代替形態では、第２の信号部分ＡＳ２＿２の平均信号電力に関する電圧ＭＳＰＬ２が電源ＳＭＰＳ２の制御ポートＣＰ２に直接印加され、電源ＳＭＰＳ２は、例えば電源ＳＭＰＳ２のルックアップ・テーブルを使用することにより電源電圧ＰＡＳＶ２の値を決める。

【0126】

第２の代替形態において、第２の信号部分ＡＳ２＿２の平均信号電力に関する電圧ＭＳＰＬ２が、別の変換ユニットによって制御ポートＣＰ２のパラメータ値に変換される。

【0127】

ステップＭ２／３、Ｍ２／４、およびＭ２／５に連続しておよび並行して実施される他のステップＭ２／６において、電力増幅器ＰＡ２が、電源電圧ＰＡＳＶ２の適応された値に基づいてキャリア信号ＣＳ２を増幅されたキャリア信号ＡＣＳ２に増幅する。

【0128】

第１のサブステップにおいて、アナログ入力信号ＡＳ２の第１の信号部分ＡＳ２＿１がアップコンバージョン・ユニットＵの入力インターフェースに適用される。

【0129】

他のサブステップにおいて、アップコンバージョン・ユニットＵが、第１の信号部分ＡＳ２＿１を、局部発振器ＬＯ２の周波数信号と混合することにより、キャリア信号ＣＳ２に変換する。

【0130】

最後のサブステップにおいて、キャリア信号ＣＳ２が、電力増幅器ＰＡ２の電源電圧ＰＡＳＶ２によって、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ２に増幅される。

【0131】

増幅されたキャリア信号ＡＣＳ２は、電力増幅器ＰＡ２の出力インターフェースに接続されたアンテナに伝送される。

【0132】

一代替形態では、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ２は、固定伝送回線に挿入されてよい。

【0133】

他の代替形態では、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ２は、オーディオ・システムまたはビデオ・システムのラウドスピーカに伝送されてよい。

【0134】

本発明による方法Ｍ２は、電力増幅器ＰＡ２のＣＤバイアス電流が、常に、アナログ入力信号ＡＳ２の信号電力レベルに関する電力レベルを有するキャリア信号ＣＳ２を増幅するのに十分な値に限定されるので、電力増幅器ＰＡ２の電力消費を低減するという利益を提供する。

【0135】

さらに、電力増幅器システムＰＡＳ２の電力消費全体が低減される。

【0136】

図５を参照すると、本発明の第２の実施形態の第１の適用形態による電力増幅器システムＰＡＳ３のブロック図が示されている。

【0137】

図１に示されている電力増幅器システムＰＡＳ１と比較すると、電力増幅器システムＰＡＳ３は、適応ユニットＡＤＵではなく、クリッピング機能およびプリディストーション機能を有するクリッピング・ユニットＣＬＰを備える。

【0138】

クリッピング・ユニットＣＬＰは、図１による適応ユニットＡＤＵの機能をさらに備える。

【0139】

他の代替形態では、追加の適応ユニットが、図１による適応ユニットＡＤＵの機能を備えてよく、クリッピング・ユニットＣＬＰと対話することができる。

【0140】

さらに、電力増幅器システムＰＡＳ３は、カプラＣＯＵＰ２とのプリディストーション・フィードバック経路ＰＦＰ、復調およびダウン変換ユニットＤＤ、別の局部発振器ＬＯ３、および２つのＡＤＣ、ＡＤＣ１、ＡＤＣ２を備える。

【0141】

デジタル・ベースバンド・ボードＢＢ２の一部分上に配置されるクリッピング・ユニットＣＬＰは、ＤＳＰ（ＤＳＰ＝デジタル信号プロセッサ）、またはＦＰＧＡ（ＦＰＧＡ＝フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）でよい。

【0142】

一代替形態では、クリッピング・ユニットＣＬＰは、別のデジタル・ベースバンド・ボード上に配置されてよい。

【0143】

プリディストーション機能は、線形増幅範囲をより高い出力電力へ拡大することにより、より線形の電力増幅器ＰＡ１を実現し、それによって、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３のスペクトル歪を低減するという利点を提供する。

【0144】

一代替形態では、電力増幅器ＰＡ１の電力増幅の線形性が十分である可能性がある場合は、電力増幅器システムＰＡＳ３は、プリディストーション・フィードバック経路ＰＦＰを備えなくてよく、クリッピング・ユニットＣＬＰは、プリディストーション機能を備えなくてよい。

【0145】

他の代替形態では、クリッピング機能およびプリディストーション機能は、デジタル・ベースバンド・ボードＢＢ２の一部分上の別々のユニットに配置される。デジタル入力信号ＤＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑの信号経路は、クリッピング・ユニットＣＬＰの入力インターフェースに接続される。デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳの同相信号部Ｉおよび直交信号部Ｑのためのクリッピング・ユニットＣＬＰの出力インターフェースは、２つのＤＡＣ、ＤＡＣ１、ＤＡＣ２の入力インターフェースに接続される。

【0146】

クリッピング・ユニットＣＬＰのクリッピング機能は、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１によって決められるクリッピング閾値によってデジタル入力信号ＤＳの信号ピークを限定する。それによって、デジタル入力信号ＤＳのＰＡＰＲ（ＰＡＰＲ＝ピーク対平均電力比）が予め定義された範囲内に保持される。

【0147】

図６を参照すると、本発明の第２の実施形態の第１の適用形態による方法Ｍ３の流れ図が示されている。本発明の第１の実施形態の第１の適用形態において実行されるステップＭ１／１、Ｍ１／２、Ｍ１／３、Ｍ１／４、およびＭ１／５に加えて、ステップＭ３／１がステップＭ１／４と並行して実行されてよい。

【0148】

方法Ｍ３を実施するためのステップの順序および数は重要ではなく、当業者には理解されるように、ステップの順序および数は、本発明の範囲から逸脱することなく変わってよい。

【0149】

ステップＭ３／１において、クリッピング・ユニットＣＬＰがデジタル入力信号ＤＳのＰＡＰＲを予め定義された範囲内に保持する。したがって、クリッピング・ユニットＣＬＰは、予め定義された範囲によってクリッピング閾値を調整するために平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１を使用し、それによって、デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳを生成する。クリッピング閾値を超えるデジタル入力信号ＤＳのすべての信号ピークは、クリッピング閾値に合わせて平らにされる、または水平にされる。

【0150】

第１の代替形態では、いわゆるハード・クリッピングが、単にすべての信号値をクリッピング閾値に合わせて水平にすることにより行われることが可能である。その場合、デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳの特性曲線は、シャープ・エッジを備える（図９および１０を参照）。

【0151】

好ましい第２の代替形態では、いわゆるソフト・クリッピングが、クリップされた信号ピークにおいてデジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳの特性曲線を平滑化することにより行われることが可能である。これは、調波の発生を回避し、調波によるデジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳの周波数帯域幅の拡大を回避するという利点を提供する。

【0152】

他の好ましい代替形態では、デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳの信号エンベロープが、ソフト・クリッピングのため、クリッピング閾値をわずかに超える可能性がある。

【0153】

ステップＭ１／５において、他のサブステップが方法Ｍ１と比較して実行される。この他のサブステップにおいて、クリッピング・ユニットＣＬＰが、プリディストーション・フィードバック経路ＰＦＰを介して受信されたフィードバック情報に基づいて、デジタル入力信号ＤＳを変更する。

【0154】

一代替形態では、電力増幅器システムがプリディストーション経路を含まなくてよい場合は、他のサブステップは実行されなくてよい。

【0155】

本発明の第２の実施形態の第１の適用形態による方法Ｍ３によって、予め決められたクリッピング閾値が、予め決められた平均信号電力によってデジタル入力信号ＤＳに適用される。一般に、増大平均信号電力では、増大クリッピング閾値がデジタル入力信号ＤＳに適用され、減少平均信号電力では、減少クリッピング閾値がデジタル入力信号ＤＳに適用される。

【0156】

これは、平均信号電力よりはるかに大きい信号電力を有する信号ピークによる電力増幅器ＰＡ３の増幅の飽和を回避するという利点を提供する。さらに、増幅の飽和によって生じる追加の側波帯の発生など、電力増幅器ＰＡ３の出力信号の歪を防止することができる。予め定義された範囲は、信号保全性に関して無線通信規格によって与えられるような必要条件が満たされるように選択することができる。

【0157】

図７を参照すると、本発明の第２の実施形態の第２の適用形態による電力増幅器システムＰＡＳ４のブロック図が示されている。

【0158】

図３に示されている電力増幅器システムＰＡＳ２と比較すると、電力増幅器システムＰＡＳ４は、演算増幅器ＯＡおよび別の低パス・フィルタＬＰＦ２を追加として備える。

【0159】

低パス・フィルタＬＰＦ１によって生成され、電源ＳＭＰＳ２の制御ポートＣＰ２に印加される、平均信号電力に関する電圧ＭＳＰＬ２が、演算増幅器ＯＡのために電源電圧として追加して使用される。

【0160】

演算増幅器ＯＡは、アナログ信号ＡＳ２の第１の信号部分ＡＳ２＿１のための入力インターフェース、演算増幅器ＯＡのための電源電圧としての電圧ＭＳＰＬ２のためのインターフェース、およびアナログ・クリッピング信号ＡＣＬＳのための出力インターフェースを備える。

【0161】

一代替形態では、演算増幅器ＯＡの代わりにトランジスタが使用されてよい。

【0162】

演算増幅器ＯＡは、アナログ入力信号ＡＳ２の第１の信号部分ＡＳ２＿１の信号ピークを、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ２によって決められる別のクリッピング閾値に限定する。それによって、アナログ入力信号ＡＳ２の第１の信号部分ＡＳ２＿１のＰＡＰＲ（ＰＡＰＲ＝ピーク対平均電力比）が、予め定義された範囲以内に保持される。

【0163】

一代替形態では、電圧ＭＳＰＬ２を介して演算増幅器ＯＡのための低減された電源電圧を生成するために、分圧器が使用されてよい。

【0164】

他の代替形態では、電圧ＭＳＰＬ２を介して演算増幅器ＯＡのための増幅された電源電圧を生成するために、別の演算増幅器が使用されてよい。

【0165】

他の代替形態では、電圧ＭＳＰＬ２を電源ＳＭＰＳ２の制御ポートＣＰ２によって必要とされる電圧に適応させるために、低パス・フィルタＬＰＦ１と電源ＳＭＰＳ２との間に別の分圧器またはさらに別の演算増幅器が使用されてよい。

【0166】

別の低パス・フィルタＬＰＦ２は、アナログ・クリッピング信号ＡＣＬＳのための入力インターフェース、およびアップコンバージョン・ユニットＵの入力インターフェースに適用されるフィルタされたアナログ・クリッピング信号ＦＡＣＬＳのための出力インターフェースを備える。

【0167】

他の低パス・フィルタＬＰＦ２は、演算増幅器ＯＡのクリッピング・プロセスによって生成されたアナログ・クリッピング信号ＡＣＬＳのスペクトル構成要素を除去する。

【0168】

一代替形態では、電力増幅器システムＰＡＳ４は、演算増幅器ＯＡがクリッピング・プロセスによってアナログ・クリッピング信号ＡＣＬＳの追加のスペクトル構成要素を生成しなくてよい場合は、別の低パス・フィルタＬＰＦ２を備えなくてよい。

【0169】

図８を参照すると、本発明の第２の実施形態の第２の適用形態による方法Ｍ４の流れ図が示されている。本発明の第２の実施形態の第２の適用形態において実行されるステップＭ２／１、Ｍ２／２、Ｍ２／３、Ｍ２／４、Ｍ２／５、およびＭ２／６に加えて、ステップＭ４／１がステップＭ２／５と並行して実行される。

【0170】

方法Ｍ４を実施するためのステップの順序および数は重要ではなく、当業者には理解されるように、ステップの順序および数は、本発明の範囲から逸脱することなく変わってよい。

【0171】

ステップＭ４／１において、演算増幅器ＯＡがアナログ入力信号ＡＳ２の第２の部分ＡＳ２＿１のＰＡＰＲを別の予め定義された範囲内に保持し、アナログ・クリッピング信号ＡＣＬＳを生成する。したがって、演算増幅器ＯＡは、動作点において、係数１だけ別のクリッピング閾値より低いアナログ入力信号ＡＳ２の第１の部分ＡＳ２＿１を増幅し、別のクリッピング閾値を超える信号ピークでは飽和モードで動作するリミッタとして機能し、それによって、第１の部分ＡＳ２＿１の信号ピークをクリッピング閾値に合わせて平らにする、または水平にする。動作点は、電圧ＭＳＰＬ２によってセットされる。

【0172】

ステップＭ２／５において、他のサブステップが実行される。他のサブステップにおいて、別の低パス・フィルタＬＰＦ２が、演算増幅器ＯＡのクリッピング・プロセスによって生成されたアナログ・クリッピング信号ＡＣＬＳの信号部を除去する。別の低パス・フィルタＬＰＦ２の予め定義された帯域幅を使用することにより、フィルタされたアナログ・クリッピング信号ＦＡＣＬＳの信号品質を向上させることができる。

【0173】

一代替形態では、演算増幅器ＯＡがクリッピング・プロセスによってアナログ・クリッピング信号ＡＣＬＳの追加のスペクトル構成要素を生成しなくてよい場合は、他のサブステップは実行されなくてよい。

【0174】

本発明の第２の実施形態の第２の適用形態による方法Ｍ４は、平均信号電力よりはるかに大きい信号を有する信号ピークによる電力増幅器ＰＡ４の増幅の飽和を回避するという利点を提供する。さらに、増幅器の増幅によって生じる追加の側波帯の発生など、電力増幅器ＰＡ４の出力信号の歪を防止することができる。

【0175】

図９および図１０を参照すると、デジタル入力信号ＤＳのＰＡＰＲを予め定義された範囲以内に保持するステップＭ３／１が、２つの異なる時間間隔に関して図示されている。

【0176】

図９によれば、第１の特性図ＤＩＡＧ１は、破線による第１のデジタル入力信号ＤＳ１、および実線による第１のデジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳ１を示し、両方とも、任意の時間単位ＴＵを有する時間に応じて任意の振幅単位ＡＵの振幅を有する。任意の時間単位は第１の時間間隔［０、３．５］を備え、任意の振幅単位は振幅間隔［０、２．５］を備える。

【0177】

第１のデジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳ１の実線は、第１のクリッピング閾値ＣＬＴ１より下の第１のデジタル入力信号ＤＳ１の破線を覆い隠している。第１の特性図ＤＩＡＧ１は、方法Ｍ１のステップＭ１／３において計算された第１のデジタル入力信号ＤＳ１の平均信号電力に関する第１の振幅値ＭＳＰＬ１＿１をさらに示す。

【0178】

第１の振幅値ＭＳＰＬ１＿１は、第１のクリッピング閾値ＣＬＴ１を計算し、第１のデジタル入力信号ＤＳ１のＰＡＰＲを予め定義された範囲内に保持するために、方法Ｍ３のステップＭ３／１において使用される。したがって、第１のクリッピング閾値ＣＬＴ１より高い第１のデジタル入力信号ＤＳ１の破線の第１の信号ピークが除去され、第１のクリッピング閾値ＣＬＴの第１のレベルにおける平らな曲線進行が第１の信号ピークの代わりに生成される。

【0179】

図１０によれば、第２の特性図ＤＩＡＧ２が、破線による第２のデジタル入力信号ＤＳ２、および実線による第２のデジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳ２を示し、両方とも、任意の時間単位ＴＵを有する時間の関数としての任意の振幅単位ＡＵの振幅を有する。任意の時間単位は、第２の時間間隔［１０、１３．５］を備え、任意の振幅単位は、振幅単位［０、２．５］を備える。

【0180】

第２のデジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳ２の実線は、第２のクリッピング閾値ＣＬＴ２より下の第２のデジタル入力信号ＤＳ２の破線を覆い隠す。

【0181】

第２の特性図ＤＩＡＧ２は、方法Ｍ１のステップＭ１／３において計算された、第２のデジタル入力信号ＤＳ２の平均信号電力に関する第２の振幅値ＭＳＰＬ１＿２をさらに示す。

【0182】

第２の振幅値ＭＳＰＬ１＿２は、第２のクリッピング閾値ＣＬＴ２を計算し、第２のデジタル入力信号ＤＳ２のＰＡＰＲを予め定義された範囲内に保持するために、方法Ｍ３のステップＭ３／１において使用される。したがって、第２のクリッピング閾値ＣＬＴ２より高い第２のデジタル入力信号ＤＳ２の破線の第２の信号ピークは除去され、第２のクリッピング閾値ＣＬＴの第２のレベルにおける平らな曲線進行が、第２の信号ピークの代わりに生成される。

【0183】

第２のデジタル入力信号ＤＳ２の平均信号電力に関する第２の信号ピーク、第２のクリッピング閾値ＣＬＴ２、および第２の振幅値ＭＳＰＬ１＿２は、図９に示されている第１のデジタル入力信号ＤＳ１の対応する値より下にある。

【0184】

第１の振幅値ＭＳＰＬ１＿１より低い第２の振幅値ＭＳＰＬ１＿２、およびＰＡＰＲの予め定義された範囲のため、第２の時間間隔［１０、１３．５］の第２のクリッピング閾値ＣＬＴ２は、第１の時間間隔［０、３．５］の第１のクリッピング閾値ＣＬＴ１より低い。

【0185】

図１１を参照すると、本発明の第３の実施形態による方法Ｍ５の流れ図が示されている。本発明の第１の実施形態の第１の適用形態によって実行されるステップＭ１／１、Ｍ１／３、Ｍ１／４、Ｍ１／５に加えて、ステップＭ５／１がＭ１／２の代わりに実行されてよい。

【0186】

一代替形態では、ステップＭ５／１は、ステップＭ１／２と並行して実行されてよい。

【0187】

ステップＭ５／１において、データ・トラフィック表示が上位層エンティティから適応ユニットＡＤＵにおいて受信される。

【0188】

第１の代替形態では、上位エンティティは、ＭＡＣスケジューラ（ＭＡＣ＝媒体アクセス制御）でよく、データ・トラフィック表示は、ＭＡＣスケジューラのキューで待ついくつかのデータ・パケットまたはいつくつかのバイトを備える。

【0189】

第２の代替形態では、上位層エンティティは、ネットワーク層エンティティでよく、データ・トラフィック表示は、ビデオ・ストリーミング・サービスおよびビデオ・ストリーミング・サービスの符号化速度など、現在使用されているサービスのタイプおよび数を備える。

【0190】

第３の代替形態では、上位層エンティティは、ＨＡＲＱエンティティ（ＨＡＲＱ＝ハイブリッド自動再送要求）でよく、データ・トラフィック表示は、ユーザ・データまたはシグナリング・データに追加されたＥＤ情報（ＥＤ＝誤り検出情報）またはＦＥＣ情報（順方向誤り訂正）の量を備える。

【0191】

ステップＭ１／３において、適応ユニットＡＤＵは、受信されたデータ・トラフィック表示によってデータ・トラフィックを推定し、推定されたデータ・トラフィックの平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１を計算するために、ルックアップ・テーブルを備えてよい。

【0192】

本発明の第３の実施形態による方法Ｍ５は、物理層のデジタル入力信号ＤＳがユーザ・トラフィック量またはシグナリング・トラフィック量の急速な変更によって増大される前の、前もっての電源電圧ＰＡＳＶ１のタイムリな適応という利益を提供する。

【0193】

図１２を参照すると、本発明の第４の実施形態による方法Ｍ６の流れ図が示されている。本発明の第２の実施形態の第１の適用形態によって実行されるステップＭ１／１、Ｍ１／２、Ｍ１／３、Ｍ３／１、Ｍ１／４、およびＭ１／５に加えて、ステップＭ６／１がステップＭ１／２と並行して実行されてよい。

【0194】

方法Ｍ６を実施するためのステップの順序および数は重要ではなく、当業者には理解されるように、ステップの順序および数は、本発明の範囲から逸脱することなく変わってよい。

【0195】

ステップＭ６／１において、少なくとも１つの別の信号の少なくとも１つの別の特性の少なくとも１つの値が測定され、少なくとも１つの別の特性は、少なくとも１つの別の信号の品質指標でよい。

【0196】

第１の代替形態では、少なくとも１つの別の特性は、ＳＮＲ（ＳＮＲ＝信号対雑音比）でよく、少なくとも１つの別の信号は、デジタル入力信号ＤＳ、デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳ、または増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３でよい。

【0197】

第２の代替形態では、少なくとも１つの別の特性は、いわゆるＥＶＭ（ＥＶＭ＝誤りベクトルの大きさ）でよく、少なくとも１つの別の信号は、デジタル入力信号ＤＳ、デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳまたは増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３でよい。

【0198】

第３の代替形態では、少なくとも１つの別の特性は、スペクトル特性でよく、少なくとも１つの別の信号は、デジタル入力信号ＤＳ、デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳ、または増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３でよい。

【0199】

ステップＭ６／１は、ステップＭ１／３の後に、連続して、または第３の予め定義された時間間隔以内に、繰り返されてよい。

【0200】

増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３のＳＮＲ、ＥＶＭ、およびスペクトル特性を測定するために、プリディストーション・フィードバック経路ＰＦＰが使用されてよい。

【0201】

他の代替形態では、ＳＮＲがＥＶＭと共に、ＳＮＲがスペクトル特性と共に、ＥＶＭがスペクトル特性と共に、またはＳＮＲがＥＶＭおよびスペクトル特性と共に、同時に測定されることが可能である。

【0202】

デジタル入力信号ＤＳおよびデジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳの少なくとも１つの別の特性の値を測定することにより、デジタル・クリッピング信号ＤＣＬＳの信号品質に対するクリッピング・プロセスの影響を判定することができる。

【0203】

デジタル入力信号ＤＳおよび増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３の少なくとも１つの別の特性の値を測定することにより、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３の信号品質に対する増幅プロセスと組み合わせてのクリッピング・プロセスの影響を判定することができる。

【0204】

ステップＭ１／３において、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１が、ステップＭ１／２において測定されたデジタル入力信号に応じて、およびステップＭ６／１において測定された少なくとも１つの別の特性に応じて、例えば、ステップＭ１／２において測定されたデジタル入力信号のみを使用することにより計算される平均信号電力に関する値に補正係数を加えることにより、計算される。補正係数は、正でも負でもよい。

【0205】

ステップＭ１／４において、電源電圧ＰＡＳＶ１を、ＵＭＴＳまたはＬＴＥなどの無線通信規格の必要条件（例えば、ピーク符号領域誤り）を満たすために、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１によって、および少なくとも１つの別の特性の値によって、適応させることができる。したがって、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３のＳＮＲ、ＥＶＭ、およびスペクトル特性は、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１によって粗調整された可能性がある電源電圧ＰＡＳＶ１を微調整するために使用することができる。

【0206】

ステップＭ３／１において、ＰＡＰＲを、無線通信デバイス規格の必要条件を満たすために、平均信号電力に関する値ＭＳＰＬ１によって、および少なくとも１つの別の特性の値によって、予め定義された範囲内に保持することができる。それによって、クリッピング閾値ＣＬＴ１、ＣＬＴ２の微調整を行うことができる。

【0207】

本発明の第４の実施形態による方法Ｍ６は、増幅されたキャリア信号ＡＣＳ３の信号品質を最適化し、無線通信規格によって必要とされる信号保全性を満たすことができるように、より正確なやり方で電源電圧および／またはクリッピング閾値を調整するという利点を提供する。

【0208】

図１３を参照すると、デバイスＤＥＶは、コンピュータ・プログラム製品ＣＰＰ、デジタル・データ記憶媒体ＤＤＳＭ、２つの信号入力インターフェースＤＥＶＳＩＧＩＮ１、ＤＥＶＳＩＧＩＮ２、２つの信号出力インターフェースＤＥＶＳＩＧＯＵＴ１、ＤＥＶＳＩＧＯＵＴ２、および制御出力インターフェースＤＥＶＣＴＲＯＵＴを備えてよい。

【0209】

一代替形態では、デバイスは、１つの信号入力インターフェースおよび１つの信号出力インターフェースを備えてよい。

【0210】

デバイスＤＥＶは、図１による適応ユニットＡＤＵ、または図５によるクリッピング・ユニットＣＬＰを備えてよい。

【0211】

デバイスＤＥＶは、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＡＳＩＣ、またはＤＳＰでよい。

【0212】

コンピュータ・プログラム製品ＣＰＰは、電力増幅器ＰＡ１の電源電圧ＰＡＳＶ１、ＰＡＳＶ３の値を電力増幅器システムＰＡＳ１、ＰＡＳ３のデジタル入力信号ＤＳの平均信号電力に関する値に適応させるステップＭ１／４を備える方法Ｍ１を実施するためのコンピュータ実行可能命令を備える。

【0213】

一代替形態では、コンピュータ・プログラム製品は、電力増幅器ＰＡ１の電源電圧ＰＡＳＶ１、ＰＡＳＶ３の値を電力増幅器システムＰＡＳ１、ＰＡＳ３のデジタル入力信号ＤＳの平均信号電力に関する値に適応させるステップＭ１／４を備える方法Ｍ１を実施するためにＦＰＧＡによって使用されるようなハードウェア構成でよい。

【0214】

デジタル・データ記憶媒体ＤＤＳＭは、電力増幅器ＰＡ１の電源電圧ＰＡＳＶ１、ＰＡＳＶ３の値を電力増幅器システムＰＡＳ１、ＰＡＳ３のデジタル入力信号ＤＳの平均信号電力に関する値に適応させるステップＭ１／４を備える方法Ｍ１を実施するために命令の機械実行可能プログラムをエンコードする。

【0215】

一代替形態では、デジタル・データ記憶媒体ＤＤＳＭは、ＦＰＧＡによって使用されるようなハードウェア構成を記憶するためのフラッシュ・メモリでよい。

【0216】

一代替形態では、デジタル・データ記憶媒体ＤＤＳＭは、デバイスＤＥＶから離れていてよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】