特開 2022-155899 無線送信装置、基地局、端末装置、移動通信システム、固定無線アクセスシステム、並びに、無線送信方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155899

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】無線送信装置、基地局、端末装置、移動通信システム、固定無線アクセスシステム、並びに、無線送信方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/02 20060101AFI20221006BHJP

   H03F 3/20 20060101ALI20221006BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H03F1/02

H03F3/20

H04B1/04 A

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059341

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(74)【代理人】

【識別番号】100128691

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 弘通

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】小西 光邦

【テーマコード（参考）】

5J500

5K060

【Ｆターム（参考）】

5J500AA01

5J500AA41

5J500AA62

5J500AA63

5J500AA64

5J500AA65

5J500AA68

5J500AC36

5J500AF10

5J500AH10

5J500AK29

5J500AK68

5J500AM08

5J500AS14

5J500AT01

5J500AT07

5J500RG09

5K060CC04

5K060DD03

5K060DD04

5K060EE05

5K060HH06

5K060JJ21

(57)【要約】

【課題】送信信号のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）の増加に対応できるともに電力増幅器における低消費電力化を図ることができる無線送信装置を提供する。
【解決手段】無線送信装置は、送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号に基づいて、電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成するベースバンド処理部と、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作と無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作とを切り替え可能に構成された一又は複数の電力増幅器を有し、前記ベースバンド処理部から出力された高周波の送信信号を増幅する電力増幅部と、前記制御信号に基づいて、前記第１電力増幅動作と前記第２電力増幅動作との間で前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えるように制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号に基づいて、電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成するベースバンド処理部と、
無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作と無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作とを切り替え可能に構成された一又は複数の電力増幅器を有し、前記ベースバンド処理部から出力された高周波の送信信号を増幅する電力増幅部と、
前記制御信号に基づいて、前記第１電力増幅動作と前記第２電力増幅動作との間で前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えるように制御する制御部と、
を備える無線送信装置。

【請求項2】

請求項１の無線送信装置において、
前記第１電力増幅動作はＡ級又はＡＢ級の電力増幅動作であり、
前記第２電力増幅動作はＣ級又はＢ級の電力増幅動作であり、
前記制御部は、前記電力増幅部に印加するバイアスを変更して前記電力増幅動作の切り替えを行う、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項3】

請求項１又は２の無線送信装置において、
前記制御信号は、前記第２電力増幅動作の時間帯に対応させて生成されるトリガー信号であり、
前記制御部は、
前記トリガー信号の低電位のオフ電圧から高電位のオン電圧への立ち上がりによって前記第１電力増幅動作から前記第２電力増幅動作に切り替え、
前記トリガー信号の前記オン電圧から前記オフ電圧への立ち下がりによって前記第２電力増幅動作から前記第２電力増幅動作に切り替えるように制御する、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項4】

請求項１又は２の無線送信装置において、
前記制御信号は、前記第１電力増幅動作の時間帯に対応させて生成されるトリガー信号であり、
前記制御部は、
前記トリガー信号の低電位のオフ電圧から高電位のオン電圧への立ち上がりによって前記第２電力増幅動作から前記第１電力増幅動作に切り替え、
前記トリガー信号の前記オン電圧から前記オフ電圧への立ち下がりによって前記第１電力増幅動作から前記第２電力増幅動作に切り替えるように制御する、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項5】

請求項３又は４の無線送信装置において、
前記ベースバンド処理部と前記電力増幅部との間に、前記送信信号を所定の遅延時間だけ送らせる遅延回路を備えることを特徴とする無線送信装置。

【請求項6】

請求項５の無線送信装置において、
前記遅延時間は、前記トリガー信号のオフ電圧からオン電圧への立ち上がりの開始時から、前記立ち上がりによって切り替わった後の電力増幅動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間である、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項7】

請求項５の無線送信装置において、
前記遅延時間は、前記トリガー信号のオン電圧からオフ電圧への立ち下がりの開始時から、前記立ち下がりによって切り替わった後の電力増幅動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間である、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかの無線送信装置において、
送信先との間の無線通信の同期状態が未同期の場合に、少なくとも同期信号を送信する時間帯が前記第１電力増幅動作になり、他の時間帯が前記第２電力増幅動作になるように、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替える、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項9】

請求項８の無線送信装置において、
送信先との間の無線通信の無線フレームにおいて、同期信号を含む制御ブロックが送信されるリソースブロック又はスロットが前記第１電力増幅動作になり、前記制御ブロックが送信されないリソースブロック又はスロットが前記第２電力増幅動作になるように、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替える、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項10】

請求項８の無線送信装置において、
送信先との間の無線通信の無線フレームを構成するリソースブロック又はスロットの内部において、同期信号を含む制御ブロックが送信される時間帯が前記第１電力増幅動作になり、前記制御ブロックが送信されない時間帯が前記第２電力増幅動作になるように、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替える、ことを特徴とする無線送信装置。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれかの無線送信装置を備えることを特徴とする移動通信システムの基地局。

【請求項12】

請求項１乃至１０のいずれかの無線送信装置を備えることを特徴とする固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムの基地局。

【請求項13】

請求項１乃至１０のいずれかの無線送信装置を備えることを特徴とする移動通信システムの端末装置。

【請求項14】

請求項１乃至１０のいずれかの無線送信装置を備えることを特徴とする固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムの端末装置。

【請求項15】

請求項１１の基地局及び請求項１３の端末装置の少なくとも一方を備えることを特徴とする移動通信システム。

【請求項16】

請求項１２の基地局及び請求項１４の端末装置の少なくとも一方を備えることを特徴とする固定無線アクセス（ＦＷＡ）システム。

【請求項17】

電力増幅器により高周波の送信信号を増幅して送信する無線送信方法であって、
送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号に基づいて、電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成することと、
前記制御信号に基づいて、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作と、無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作との間で、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えることと、
を含むことを特徴とする無線送信方法。

【請求項18】

高周波の送信信号を増幅する電力増幅器を有する無線送信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムであって、
送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号に基づいて、電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成するためのプログラムコードと、
前記制御信号に基づいて、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作と、無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作との間で、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えるためのプログラムコードと、
を含むことを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力増幅器を有する無線送信装置、基地局、端末装置、移動通信システム、固定無線アクセスシステム、並びに、無線送信方法及びプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、移動通信システムの基地局に用いられ、端末装置に送信される高周波の送信信号を増幅する広帯域の電力増幅器を有する無線送信装置が知られている（特許文献１参照）。この無線送信装置によれば、常に最大出力電力が一定であることから、多値数の多い変調方式に対しても、既存の小型・小出力の電力増幅器で対応することができる。その結果として、変調方式が多様化しても、従来の無線送信装置に大規模な設計変更を施すことなく、各変調方式での通信を実現することができる、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－０６０６３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、近年の移動通信システムにおける更なる広帯域化、変調多値数の増加などにより、送信信号のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）が増加し、飽和出力が大きい電力増幅器が必要になってきている。このような飽和出力が大きい電力増幅器では、信号の入力がない無信号時でも大きな電力消費が発生するため、無線送信装置の消費電力が高くなる、という課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係る無線送信装置は、送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号に基づいて、電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成するベースバンド処理部と、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作と無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作とを切り替え可能に構成された一又は複数の電力増幅器を有し、前記ベースバンド処理部から出力された高周波の送信信号を増幅する電力増幅部と、前記制御信号に基づいて、前記第１電力増幅動作と前記第２電力増幅動作との間で前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えるように制御する制御部と、を備える。

【0006】

前記無線送信装置において、前記第１電力増幅動作はＡ級又はＡＢ級の電力増幅動作であり、前記第２電力増幅動作はＣ級又はＢ級の電力増幅動作であり、前記制御部は、前記電力増幅部に印加するバイアスを変更して前記電力増幅動作の切り替えを行ってもよい。

【0007】

前記無線送信装置において、前記制御信号は、前記第２電力増幅動作の時間帯に対応させて生成されるトリガー信号であり、前記制御部は、前記トリガー信号の低電位のオフ電圧から高電位のオン電圧への立ち上がりによって前記第１電力増幅動作から前記第２電力増幅動作に切り替え、前記トリガー信号の前記オン電圧から前記オフ電圧への立ち下がりによって前記第２電力増幅動作から前記第１電力増幅動作に切り替えるように制御してもよい。

【0008】

前記無線送信装置において、前記制御信号は、前記第１電力増幅動作の時間帯に対応させて生成されるトリガー信号であり、前記制御部は、前記トリガー信号の低電位のオフ電圧から高電位のオン電圧への立ち上がりによって前記第２電力増幅動作から前記第１電力増幅動作に切り替え、前記トリガー信号の前記オン電圧から前記オフ電圧への立ち下がりによって前記第１電力増幅動作から前記第２電力増幅動作に切り替えるように制御してもよい。

【0009】

前記無線送信装置において、前記ベースバンド処理部と前記電力増幅部との間に、前記送信信号を所定の遅延時間だけ送らせる遅延回路を備えてもよい。

【0010】

ここで、前記遅延時間は、前記トリガー信号のオフ電圧からオン電圧への立ち上がりの開始時から、前記立ち上がりによって切り替わった後の電力増幅動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間であってもよい。また、前記遅延時間は、前記トリガー信号のオン電圧からオフ電圧への立ち下がりの開始時から、前記立ち下がりによって切り替わった後の電力増幅動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間であってもよい。

【0011】

前記無線送信装置において、送信先との間の無線通信の同期状態が未同期の場合に、少なくとも同期信号を送信する時間帯が前記第１電力増幅動作になり、他の時間帯が前記第２電力増幅動作になるように、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えてもよい。

【0012】

ここで、送信先との間の無線通信の無線フレームにおいて、同期信号を含む制御ブロックが送信されるリソースブロック又はスロットが前記第１電力増幅動作になり、前記制御ブロックが送信されないリソースブロック又はスロットが前記第２電力増幅動作になるように、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えてもよい。

【0013】

また、送信先との間の無線通信の無線フレームを構成するリソースブロック又はスロットの内部において、同期信号を含む制御ブロックが送信される時間帯が前記第１電力増幅動作になり、前記制御ブロックが送信されない時間帯が前記第２電力増幅動作になるように、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えてもよい。

【0014】

本発明の他の態様に係る移動通信システム又は固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムの基地局は、前記いずれかの無線送信装置を備える。

【0015】

本発明の更に他の態様に係る移動通信システム又は固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムの端末装置は、前記いずれかの無線送信装置を備える。

【0016】

本発明の更に他の態様に係る移動通信システム又は固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムは、前記基地局及び前記端末装置の少なくとも一方を備える。

【0017】

本発明の更に他の態様に係る無線送信方法は、電力増幅器により高周波の送信信号を増幅して送信する無線送信方法である。この無線送信方法は、送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号に基づいて、電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成することと、前記制御信号に基づいて、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作と、無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作との間で、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えることと、を含む。

【0018】

本発明の更に他の態様に係るプログラムは、高周波の送信信号を増幅する電力増幅器を有する無線送信装置に備えるコンピュータ又はプロセッサにおいて実行されるプログラムである。このプログラムは、送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号に基づいて、電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成するためのプログラムコードと、前記制御信号に基づいて、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作と、無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作との間で、前記電力増幅器の電力増幅動作を切り替えるためのプログラムコードと、を含む。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、無線送信装置から送信される送信信号のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）の増加に対応できるともに電力増幅器における低消費電力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る無線送信装置の全体構成の一例を示すブロック図。

【図2】実施形態に係る無線送信装置の電力増幅部の構成の一例を示すブロック図。

【図3】実施形態に係る電力増幅部を構成する電力増幅器のＡ級動作及びＣ級動作の一例を示すグラフ。

【図4】実施形態に係る無線送信装置における電力増幅部の電力増幅器に対するバイアス制御の一例を示すフローチャート。

【図5】無線フレームにおける同期信号を含むＳＳＢの配置例を示す説明図。

【図6】図４のバイアス制御における無線フレーム中のＳＳバーストセットの配置と電力増幅器に印加するゲートバイアス電圧の切り替えとの関係の一例を示す説明図。

【図7】図６中の破線領域ＡにおけるＡ級動作時のゲートバイアス電圧の拡大図。

【図8】図４のバイアス制御におけるトリガー信号とゲートバイアス電圧との関係の一例を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本書に記載された実施形態に係る無線送信装置は、移動通信システムの基地局に設けられ、電力増幅前のベースバンド信号に基づいて電力増幅動作の切り替えの制御信号を生成し、そのトリガー信号に基づいて、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作（例えば、Ａ級動作）と、無入力時又は小信号入力時の消費電力が第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作（例えば、Ｃ級動作）との間で、電力増幅器の電力増幅動作を切り替えるように制御する。

【0022】

なお、以下に説明する実施形態の構成、並びに、その構成によって得られる作用及び効果はそれぞれ一例であり、以下に説明する内容に限られるものではない。また、以下の実施形態で説明する無線送信装置は、移動通信システムの基地局や端末装置（ユーザ装置：ＵＥ）に適用できるだけでなく、固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムの基地局や端末装置（ユーザ装置：ＵＥ）、放送システムなどにも適用できる。

【0023】

図１は、本発明の一実施形態に係る無線送信装置１０の全体構成の一例を示すブロック図である。図１において、無線送信装置１０は、ベースバンド処理部２０とＲＦ（高周波）信号処理部３０と電力増幅部４０とバイアス制御部５０と出力処理部６０とアンテナ７０とを備える。

【0024】

ベースバンド処理部２０は、送信対象のデータに基づいて電力増幅前のベースバンド信号を生成する。例えば、ベースバンド処理部２０は、送信対象の制御情報やユーザデータ（ＩＰパケット）等のデータと無線伝送路を介して送信されるＯＦＤＭ信号等のベースバンド信号の変換（変調）とを行う。変調方式としては、例えば変調多値数が互いに異なるＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等を用いることができる。

【0025】

ＲＦ信号処理部３０は、例えば、ＯＦＤＭ信号等のベースバンド信号に対してＤＡ変換処理を行い、所定周波数帯の高周波のアナログ送信信号を生成する。なお、ＲＦ信号処理部３０は、送信信号を所定の遅延時間だけ遅らせる後述の遅延回路を含んでもよい。

【0026】

電力増幅部４０は、単数又は複数の電力増幅器を有し、ベースバンド処理部２０から出力された送信信号を増幅する。電力増幅部４０の電力増幅器は、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等で構成された飽和出力が大きい（低ひずみの範囲が広い）広帯域の増幅器であり、広帯域化、変調多値数の増加などによりピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）が増加した送信信号に対応できる。

【0027】

電力増幅部４０の電力増幅器は、無入力時又は小信号入力時に電力を消費する第１電力増幅動作（例えば、Ａ級又はＡＢ級の電力増幅動作）と、無入力時又は小信号入力時の消費電力が前記第１電力増幅動作よりも小さい第２電力増幅動作（例えば、Ｂ級又はＣ級の電力増幅動作）と、を切り替え可能に構成されている。

【0028】

なお、以下の実施形態では、一例として、第１電力増幅動作がＡ級の電力増幅動作（以下「Ａ級動作」ともいう。）であり第２電力増幅動作がＣ級の電力増幅動作（以下「Ｃ級動作」ともいう。）である場合について説明する。図３に示すように、Ａ級動作は、低ひずみで電力増幅することができるが無入力時又は小信号入力時においても所定の電力Ｐｃ０［Ｗ］を消費する電力増幅動作であり、Ｃ級動作は、無入力時又は小信号入力時において消費電力がＡ級動作よりも小さい（消費電力がほとんどない）電力増幅動作である。

【0029】

ベースバンド処理部２０は、送信対象のデータから生成されたベースバンド信号に基づいて、電力増幅部４０の電力増幅器における電力増幅動作（Ａ級動作、Ｃ級動作）の切り替えの制御信号を生成する。制御信号は、例えば、第１電力増幅動作（Ａ級動作）の時間帯に対応させて生成される所定幅のパルス波形からなるトリガー信号である。

【0030】

バイアス制御部５０は、前記トリガー信号などの制御信号に基づいて、Ａ級動作（第１電力増幅動作）とＣ級動作（第２電力増幅動作）との間で、電力増幅部４０の電力増幅器の電力増幅動作を切り替えるように制御する。例えば、バイアス制御部５０は、時間軸上で連続する複数の無線フレームにおいて、ベースバンド処理部２０から電力増幅部４０に増幅対象の信号が入力される時間帯に電力増幅部４０の増幅器をＡ級動作させ、ベースバンド処理部２０から電力増幅部４０に信号が入力されない時間帯にＣ級動作させるように制御する。

【0031】

出力処理部６０は、例えば、所定の周波数の送信信号のみを通過させるバンドパスフィルター（ＢＰＦ）、アンテナ７０を送受信に共用できるように送信信号及び受信信号の経路を切り替える送受共用器（ＤＵＰ：ＤＵＰｌｅｘｅｒ）等で構成されている。

【0032】

電力増幅部４０で増幅された送信信号は出力処理部６０を介してアンテナ７０から送信される。

【0033】

図２は、本実施形態に係る無線送信装置１０の電力増幅部４０の構成の一例を示すブロック図である。図２において、電力増幅部４０は、複数Ｎの電力増幅器４００（１）～４００（Ｎ）を縦続接続した構成を有する。電力増幅部４０を構成する電力増幅器は単数であってもよい。

【0034】

電力増幅器４００（１）～４００（Ｎ）はそれぞれ、例えば、入力側のカップリングコンデンサＣと、電力増幅機能を有する半導体素子としてのＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）と、入力側のバイアス・整合回路４０２（１）～４０２（Ｎ）と、出力側のバイアス・整合回路４０３（１）～４０３（Ｎ）とを有する。入力側のバイアス・整合回路４０２（１）～４０２（Ｎ）は、ＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）のゲート端子に直流のバイアス（以下「ゲートバイアス電圧」ともいう。）Ｖ_Ｇ１～Ｖ_ＧＮを印加する機能と、前段回路の出力インピーダンスとＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）の入力インピーダンスとを整合させる機能と、を有する。出力側のバイアス・整合回路４０３（１）～４０３（Ｎ）は、ＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）のドレイン端子に直流のバイアス（以下「ドレインバイアス電圧」ともいう。）Ｖ_Ｄ１～Ｖ_ＤＮを印加する機能と、ＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）の出力インピーダンスと後段回路の入力インピーダンスと入力インピーダンスとを整合させる機能と、を有する。

【0035】

ＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）のそれぞれの電力増幅動作は、ゲート端子に印加される直流のゲートバイアス電圧を変化させることによりＡ級動作とＣ級動作との間で切り替えることができる。例えば、ＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）はそれぞれ、ゲートバイアス電圧値が所定のオン閾値よりも大きいオン電圧のときにＡ級動作の状態になり、入力された送信信号を低ひずみ状態で増幅することができる。また、ＦＥＴ４０１（１）～４０１（Ｎ）はそれぞれ、ゲートバイアス電圧値が所定のオフ閾値（＜オン閾値）よりも小さいオフ電圧のときにＣ級動作の状態になり、消費電力がＡ級動作よりも低くなる。

【0036】

図４は、本実施形態に係る無線送信装置１０における電力増幅部４０の電力増幅器に対するバイアス制御の一例を示すフローチャートである。図４は、移動通信システムの基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢなど）に組み込まれた無線送信装置１０が、端末装置（以下「ＵＥ」ともいう。）との同期が未確立（無線接続が未確立）の状態においてＵＥに無線接続の初期設定のための同期信号及び報知情報を含むブロックを所定の間隔で周期的に送信するときに行う電力増幅器のバイアス制御の例を示している。

【0037】

なお、以下の制御例において、電力増幅部４０を構成する複数の電力増幅器を区別せずに説明する場合は電力増幅器４００と表記する。また、電力増幅器４００の電力増幅動作の初期設定はＡ級動作である。

【0038】

図４において、本例の電力増幅器４００のバイアス制御は、ベースバンド処理部２０で実行される前段制御Ｓ１１０と、バイアス制御部５０で実行される後段制御Ｓ１２０とを含む。

【0039】

前段制御Ｓ１１０において、無線フレームにおける同期信号（ＰＳＳ，ＳＳＳ）を含む制御ブロックとしてのＳＳＢ（同期信号ブロック）の配置を決定する（Ｓ１１１）。

【0040】

ＳＳＢは、同期信号としてのＰＳＳ（プライマリー同期信号）及びＳＳＳ（セカンダリー同期信号）のほか、ＵＥに対する報知情報が割り当てられるＰＢＣＨ（物理報知チャネル）を含み、無線フレームのスロット単位又はリソースブロック単位で配置される。例えば、図５に示すように、無線フレームに所定のサブキャリア幅で５スロット（Ｔ１＝５ｍｓ）からなるＳＳバーストセットが定義され、そのＳＳバーストセットの先頭から任意の数のスロットにＳＳＢが配置される。図５の例では、先頭から２個のスロットのそれぞれにＳＳＢが２組ずつ配置されている。ＳＳバーストセットは、所定のＳＳバーストセット周期（Ｔ２＝５ｍｓ～１６０ｍｓ，初期値：２０ｍｓ）でセル内に繰り返し送信される。ＳＳバーストセット内の複数のＳＳＢはそれぞれ、セル内の互いに異なる向きの複数のビームで送信される。

【0041】

ここで、無線フレーム内のＳＳＢの配置は、リソースブロック（スロット）のサブキャリア幅に基づいて決定してもよい。

【0042】

図４に戻り、ベースバンド処理部２０は、ＳＳＢの配置を決定した後、セル内のＵＥとの同期が未確立か否かを判断する（Ｓ１１２）。ここで、ＵＥとの同期を確立するとは、上りリンク及び下りリンクの同期を確立することであってよい。具体的には、例えば、ＵＥとの同期を確立するとは、ＵＥが無線送信装置１０から送信されたＳＳＢを受信して、下りリンクの同期を確立したのち、プリアンブル信号をＵＥから送信し、前記プリアンブル信号をベースバンド処理部２０が検出することで上りリンクとの同期も併せて確立することである。ＵＥとの同期が未確立の場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、ベースバンド処理部２０は、無線リソースの時間軸上のリソースブロック（ＲＢ）単位又はスロット単位で、同期信号を含むＳＳＢが未送信か否かを判断する（Ｓ１１３）。判断対象のＲＢ又はスロットにおいてＳＳＢが未送信の場合（Ｓ１１３でＹＥＳ）、ベースバンド処理部２０は、ＲＢ又はスロットについて電力増幅器４００のゲートバイアス電圧を降下させる制御信号（トリガー信号）を生成してバイアス制御部５０に出力する（Ｓ１１４）。

【0043】

次に、後段制御Ｓ１２０において、バイアス制御部５０は、ベースバンド処理部２０から受信した制御信号（トリガー信号）に基づいて、当該ＲＢ又はスロットについて電力増幅器４００に印加するゲートバイアス電圧を降下させ（Ｓ１２１）、電力増幅器４００の電力増幅動作をＡ級動作からＣ級動作に切り替える（Ｓ１２２）。このＣ級動作への切り替えにより、当該ＲＢ又はスロットにおける電力増幅器４００の消費電力を低減するとともに雑音の増幅をなくすことができる。また、当該ＲＢ又はスロットにおいて電力増幅器４００の電源供給を停止する場合のような電源供給再開時の電力増幅器４００の不安定動作によるＳＳＢ送信時の通信品質低下を防止することができる。

【0044】

なお、図４のバイアス制御例において、ＵＥとの同期が未確立でない場合すなわちＵＥとの同期が確立している場合（Ｓ１１２でＮＯ）、ベースバンド処理部２０は上記制御信号（トリガー信号）の生成及び出力を行わないので、電力増幅器４００の電力増幅動作はＡ級動作に維持される（Ｓ１２３）。このＡ級動作の維持により、ＵＥに対する同期確立後のユーザデータ又は制御情報を含むデータ送信時にひずみの発生を抑制した高品質の通信が可能になる。

【0045】

更に、ＵＥとの同期が未確立の場合に判断対象のＲＢ又はスロットにおいて同期信号を含むＳＳＢが未送信でない場合すなわちＳＳＢが送信される場合（Ｓ１１３でＮＯ）も、ベースバンド処理部２０は上記制御信号（トリガー信号）の生成及び出力を行わないので、電力増幅器４００の電力増幅動作はＡ級動作に維持される（Ｓ１２３）。このＡ級動作の維持により、ＵＥに対する同期確立のためのＳＳＢの送信時にひずみの発生を抑制した高品質の通信が可能になる。

【0046】

図６は、図４のバイアス制御における無線フレーム８０中のＳＳバーストセット８１の配置と電力増幅器４００に印加するゲートバイアス電圧の切り替えとの関係の一例を示す説明図である。図７は、図６中の破線領域Ａで示したＡ級動作時のゲートバイアス電圧の拡大図である。
図６において、本実施形態の無線送信装置１０は、所定の時間幅（図示の例では１０ｍｓ）の無線フレーム８０を基準にして送信信号を送信する。ＵＥに送信される同期信号を含む所定時間幅Ｔ１のＳＳバーストセット８１は、所定のＳＳバーストセット周期Ｔ２で無線フレーム８０の先頭部分に配置される。図示の例では、ＳＳバーストセット周期Ｔ２が無線フレーム８０の２つ分の時間幅であり、連続する２つの無線フレームの１番目の無線フレームの先頭部分にＳＳバーストセット８１が配置されている。

【0047】

電力増幅器４００に印加されるゲートバイアス電圧Ｖｇｂは、時間幅Ｔ１のＳＳバーストセット８１の時間帯が少なくともＡ級動作バイアス期間内に含まれるようにパルス波形状に制御される。Ａ級動作バイアス期間は、電力増幅器４００をＡ級動作させるためのゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）が継続している期間（図７の時間軸上のＰｆ２～Ｐｆ１の期間）である。

【0048】

図７において、電力増幅器４００をＣ級動作からＡ級動作に切り替えるためにパルス状に変化するゲートバイアス電圧（以下、「Ａ級バイアス波形」という。）９０は、立ち上がり部（Ｐｒ１～Ｐｒ２）９１と、電圧維持部（Ｐｒ２～Ｐｆ１）９２と、立ち下がり部（Ｐｆ１～Ｐｆ２）９３とを有する。Ａ級バイアス波形９０は、Ｐｒ１点で上昇し始め、Ｐｒ２点でＡ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）に到達する。その後、Ａ級バイアス波形９０は、所定のＡ級動作バイアス期間だけＡ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）が継続し、Ｐｆ１点で降下し始め、Ｐｆ２点で電力増幅器４００をＣ級動作させるためのゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ｃ）に到達する。

【0049】

ここで、ＳＳＢを送信している時間帯において電力増幅器４００を安定してＡ級動作させるために、時間幅Ｔ１のＳＳバーストセット８１の時間帯がＡ級バイアス波形９０の少なくとも電圧安定部（Ｐｒ２～Ｐｆ１）９２内に位置するように、後述のトリガー信号に基づいてゲートバイアス電圧Ｖｇｂが制御される。

【0050】

更に、本実施形態のＡ級バイアス波形９０では、電圧維持部９２の開始部分に所定時間幅Δｔｒの立ち上がり後タイミングマージンが設定されている。この立ち上がり後タイミングマージンにより、ゲートバイアス電圧Ｖｇｂが立ち上がり後にＡ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）に到達したときのリンギングやオーバーシュートなどの過渡的な不安定変化部分を回避することができる。また、電圧維持部９２の終了部分に所定時間幅Δｔｆの立ち下がり前タイミングマージンを設定し、ゲートバイアス電圧ＶｇｂをＣ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ｃ）への切り替え制御タイミングを遅めにしている。この立ち下がり前タイミングマージンにより、ＳＳＢの送信信号を安定したＡ級動作でひずみ低減の電力増幅を確実に実行できる。この場合、Ａ級バイアス波形９０の開始部分に立ち上がりマージン期間ｔ_{ｍａｒｇｉｎｔｒ}＝ｔｒ＋Δｔｒが設定され、Ａ級バイアス波形９０の終了部分に立ち下がりマージン期間ｔ_{ｍａｒｇｉｎｔｆ}＝ｔｆ＋Δｔｆが設定されるので、これらのマージン期間を除いた電圧維持部９２の時間幅ｔｃの中央部分の内側で、送信対象のＳＳＢが電力増幅される。

【0051】

図８は、図４のバイアス制御におけるトリガー信号Ｓｔとゲートバイアス電圧Ｖｇｂとの関係の一例を示す説明図である。図８において、前述のベースバンド処理部２０により、電力増幅器４００のＣ級動作の時間帯に対応させてトリガー信号Ｓｔが生成される。トリガー信号Ｓｔは、低電位のオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）と高電位のオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）とを取り得る。

【0052】

図８において、トリガー信号Ｓｔのオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）からオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）への立ち上がりにより、バイアス制御部５０は、電力増幅器４００に印加するゲートバイアス電圧ＶｇｂをＡ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）からＣ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ｃ）に切り替えるように制御する。この制御により、電力増幅器４００の電力増幅動作がＡ級動作からＣ級動作に切り替る。

【0053】

また、図８において、トリガー信号Ｓｔのオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）からオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）への立ち下がりにより、バイアス制御部５０は、電力増幅器４００に印加するゲートバイアス電圧ＶｇｂをＣ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ｃ）からＡ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）に切り替えるように制御する。この制御により、電力増幅器４００の電力増幅動作がＣ級動作からＡ級動作に切り替る。

【0054】

なお、図８の例とは異なる別の例では、電力増幅器４００のＡ級動作の時間帯に対応させてトリガー信号Ｓｔを生成してもよい。

【0055】

この場合、トリガー信号Ｓｔのオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）からオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）への立ち上がりにより、バイアス制御部５０は、電力増幅器４００に印加するゲートバイアス電圧ＶｇｂをＣ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ｃ）からＡ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）に切り替えるように制御する。この制御により、電力増幅器４００の電力増幅動作がＣ級動作からＡ級動作に切り替る。

【0056】

また、トリガー信号Ｓｔのオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）からオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）への立ち下がりにより、バイアス制御部５０は、電力増幅器４００に印加するゲートバイアス電圧ＶｇｂをＡ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ａ）からＣ級動作のゲートバイアス電圧Ｖｇｂ（Ｃ）に切り替えるように制御する。この制御により、電力増幅器４００の電力増幅動作がＡ級動作からＣ級動作に切り替る。

【0057】

なお、本実施形態の無線送信装置１０において、ベースバンド処理部２０と電力増幅部４０との間に、送信信号を所定の遅延時間だけ送らせる遅延回路を備えてもよい。例えば、図１に例示した無線送信装置１０の構成において、ＲＦ信号処理部３０が上記遅延回路の機能を有してもよい。

【0058】

図８の例において、前記遅延時間は、例えば、トリガー信号Ｓｔのオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）からオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）への立ち上がりの開始時から、その立ち上がりによって切り替わった後のＣ級動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間である。また、前記遅延時間は、トリガー信号Ｓｔのオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）からオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）への立ち下がりの開始時から、その立ち下がりによって切り替わった後のＡ級動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間であってもよい。

【0059】

また、図８の例とは異なる上記別の例において、前記遅延時間は、例えば、トリガー信号Ｓｔのオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）からオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）への立ち上がりの開始時から、その立ち上がりによって切り替わった後のＡ級動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間である。また、前記遅延時間は、トリガー信号Ｓｔのオン電圧Ｓｔ（ＯＮ）からオフ電圧Ｓｔ（ＯＦＦ）への立ち下がりの開始時から、その立ち下がりによって切り替わった後のＣ級動作が安定するまでの時間に相当する遅延時間であってもよい。

【0060】

また、以上のバイアス制御例では、移動通信システムの基地局（例えば、ｅＮｏｄｅＢ、ｇＮｏｄｅＢなど）に組み込まれた無線送信装置１０について説明したが、本実施形態の無線送信装置１０は、固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムの基地局に組み込まれる無線送信装置や、放送システムの無線送信装置にも適用できる。

【0061】

以上、本実施形態によれば、無線送信装置１０から送信される送信信号のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）の増加に対応できるともに電力増幅器４００における低消費電力化を図ることができる。
特に、本実施形態によれば、送信先（例えば、ＵＥ）との間の無線通信の同期状態が未同期の場合に、少なくとも同期信号含むＳＳＢを送信する時間帯がＡ級動作になり、他の時間帯がＣ級動作になるので、未同期の状態から同期を確立する処理における電力増幅器４００における低消費電力化を図ることができる。

【0062】

また、本実施形態によれば、データ非送信時（例えば、ＳＳＢ非送信時）に電力増幅器４００の電力増幅動作がＡ級動作からＣ級動作に切り替わっているので、データ非送信時における雑音増幅を抑制することができる。

【0063】

また、本実施形態によれば、データ非送信時（例えば、ＳＳＢ非送信時）に電力増幅器４００の電源供給を停止しないので、電源供給再開時の電力増幅器４００の不安定動作によるＳＳＢ送信時の通信品質低下を防止することができる。

【0064】

また、本実施形態によれば、送信先（例えばＵＥ）との間の無線通信の無線フレームにおけるＲＢ又はスロットの単位で、同期信号を含むＳＳＢ（制御ブロック）が送信されるＲＢ又はスロットであるか否かを判断し、ＳＳＢ（制御ブロック）が送信されるＲＢ又はスロットについて電力増幅器４００をＡ級動作からＣ級動作に切り替えている。従って、ＳＳＢ（制御ブロック）の送信開始タイミング及び送信終了タイミングを個別に検知して制御する場合に比して、バイアス制御が簡易になる。

【0065】

なお、上記実施形態において、無線通信の無線フレームを構成するＲＢ又はスロットの内部において、同期信号を含むＳＳＢ（制御ブロック）が送信される時間帯をＡ級動作にし、ＳＳＢ（制御ブロック）が送信されない時間帯がＣ級動作になるように、電力増幅器４００の電力増幅動作を切り替えてもよい。この場合は、電力増幅器４００における消費電力を更に低減することができる。

【0066】

なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線送信装置、基地局、端末装置、移動通信システム、固定無線アクセス（ＦＷＡ）システムなどの構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

【0067】

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

【0068】

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

【0069】

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であればよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

【0070】

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

【符号の説明】

【0071】

１０ ：無線送信装置
２０ ：ベースバンド処理部
３０ ：ＲＦ信号処理部
４０ ：電力増幅部
５０ ：バイアス制御部
６０ ：出力処理部
７０ ：アンテナ
８０ ：無線フレーム
８１ ：ＳＳバーストセット
９０ ：Ａ級バイアス波形
９２ ：電圧維持部
４００ ：電力増幅器
４０１ ：ＦＥＴ
４０２ ：バイアス・整合回路
４０３ ：バイアス・整合回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】