JP2014103459A - 無線通信装置および電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の削減性能を向上させることを課題とする。
【解決手段】無線通信装置は、回線ネットワークの状況に応じて、高速な第１の通信方式または第１の通信方式より低速な第２の通信方式を選択する。無線通信装置は、第１の通信方式が選択される場合に、無線通信で送信される送信信号を所定の電力レベルまで増幅させる増幅部の電源電圧を第１の制御方式で制御する。無線通信装置は、第２の通信方式が選択される場合に、第１の制御方式とは異なる第２の制御方式で増幅部の電源電圧を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置および電力制御方法に関する。

携帯電話などの無線装置では、無線通信を実行する無線通信回路で消費する電力が装置全体の消費電力の多くを占める。例えば、通話を行っている状態では、消費電流の７割から８割が無線通信回路で消費される。無線通信回路が電力を多く消費する要因としては、アナログ信号を処理する回路で構成されていることや、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの高周波の信号を処理することが挙げられる。

また、無線通信回路は、無線で信号を送信するために、パワーアンプを用いて送信信号を所定の電力レベルまで増幅させる。パワーアンプは、無線通信回路の主要な構成要素であることから、パワーアンプの消費電力は、無線通信回路の中でも多くの割合を占めている。このため、パワーアンプの消費電力を低減することが、無線通信回路の低消費電力化に繋がる。

パワーアンプの低消費電力化としては、エンベロープトラッキング（ET：Envelope Tracking）やＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）が知られている。ＥＴは、変調信号の振幅変動成分に応じてパワーアンプの電源電圧を可変する手法である。具体的には、ＥＴは、変調信号の振幅が大きい場合にパワーアンプの電源電圧を上げ、変調信号の振幅が小さい場合にパワーアンプの電源電圧を下げる。このように、ＥＴは、エンベロープに応じてパワーアンプの電源電圧を変動させて、電源供給の効率を向上させる。

ＥＥＲは、パワーアンプの電源電圧を可変してスイッチングで動作させ、変調信号の振幅変調分を再生させる手法である。具体的には、ＥＥＲは、変調信号の位相変調成分をスイッチングアンプで増幅させ、パワーアンプの電源を変調信号の振幅変動に合わせて可変する。このように、ＥＥＲは、変調信号をパワーアンプ出力にて再生させて、電源供給の効率を向上させる。

また、ＥＴでは、変調信号がパワーアンプに入力されるメインパスとは別のパスでエンベロープを測定し、測定結果をパワーアンプの電源電圧制御に用いることから、両パスの遅延補正が行われる。これに対して、ＥＥＲでも、位相変調成分の信号のメインパスと振幅変調分を再生する電源回路側のパスとの遅延補正が行われるが、ＥＴに比べて特性への影響がより大きい。このため、ＥＥＲの場合、位相変調信号と電源による振幅変調との誤差を１．５ｎｓｅｃ程度に収める高い精度が要求される。

特開２００５−２６９４４０号公報 特開２０１１−９９２３号公報 特開２００５−１１７３１５号公報 特開２００５−２０６９６号公報

しかしながら、従来技術では、帯域幅が異なる複数の通信方式を用いる無線装置などでは、消費電力の削減を高性能で実現することは難しいという問題がある。

例えば、近年の携帯電話では、高速なＬＴＥ（Long Term Evolution）方式に対応した回路とＬＴＥより低速なＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式に対応した回路との両方を搭載している。携帯電話は、ＬＴＥが使用可能な環境ではＬＴＥを用いて通信を実行し、ＬＴＥが使用できない環境ではＷＣＤＭＡを用いて通信を実行する。

このような携帯電話のパワーアンプをＥＴで制御した場合、低速なＷＣＤＭＡを使用している状態では、遅延補正に余裕があることから、より低消費電力化を行うだけの余地がある。一方で、上記携帯電話のパワーアンプをＥＥＲで制御した場合、高速なＬＴＥを使用している状態では、遅延補正が困難であり、送信される信号の精度が劣化する。

つまり、パワーアンプをより高効率で動作制御するためには、ＥＥＲ方式が適しているが、高速通信時の遅延補正が困難になり、ＬＴＥなどの高速通信時は適用が困難である。一方、ＥＴは、低速な通信方式であっても高速な通信方式であっても、比較的適用が容易ではあるが、ＥＥＲほどの低消費電力化を期待できない。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力の削減性能を向上させることができる無線通信装置および電力制御方法を提供することを目的とする。

本願の開示する無線通信装置および電力制御方法は、一つの態様において、無線通信で送信される送信信号を所定の電力レベルまで増幅させる増幅部を有する。無線通信装置および電力制御方法は、回線ネットワークの状況に応じて、高速な第１の通信方式または前記第１の通信方式より低速な第２の通信方式を選択する選択部を有する。無線通信装置および電力制御方法は、前記選択部により前記第１の通信方式が選択される場合に、第１の制御方式で前記増幅部の電源電圧を制御する第１制御部を有する。無線通信装置および電力制御方法は、前記選択部により前記第２の通信方式が選択される場合に、前記第１の制御方式とは異なる第２の制御方式で前記増幅部の電源電圧を制御する第２制御部を有する。

本願の開示する無線通信装置および電力制御方法の一つの態様によれば、消費電力の削減性能を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、無線通信装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図２は、パス切替を説明する図である。 図３は、遅延量の算出例を説明する図である。 図４は、パス切替の処理シーケンスを説明する図である。 図５は、パス切替処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、遅延補正処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本願の開示する無線通信装置および電力制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［全体構成］
実施例１に係る無線通信装置は、マルチモード方式に対応した装置であり、高速な通信方式に対応する回路と低速な通信方式に対応する回路とを有する。一例を挙げると、無線通信装置は、携帯電話やスマートフォンなどの端末であり、ＬＴＥ方式またはＷＣＤＭＡ方式を用いて無線通信を実行する。このような無線通信装置は、回線ネットワークの状況に応じて適切な通信方式に切替えて、無線通信を実行する。

実施例１に係る無線通信装置は、無線通信で送信される送信信号を所定の電力レベルまで増幅させるパワーアンプ（PA：Power Amplifier）を有する。また、実施例１に係る無線通信装置は、回線ネットワークの状況に応じて、ＬＴＥまたはＷＣＤＭＡを選択する。そして、実施例１に係る無線通信装置は、ＬＴＥが選択される場合に、エンベロープトラッキング方式でパワーアンプの電源電圧を制御する。一方、実施例１に係る無線通信装置は、ＷＣＤＭＡが選択される場合に、ＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）方式でパワーアンプの電源電圧を制御する。

このように、実施例１に係る無線通信装置は、ＬＴＥの場合にはエンベロープトラッキング方式でＰＡを制御し、ＷＣＤＭＡの場合にはＥＥＲでＰＡを制御することで、通信速度に応じた最適な省電力方法を選択でき、消費電力の削減性能を向上させることができる。

［無線通信装置の構成］
図１は、無線通信装置の機能構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、無線通信装置１０は、ベースバンド処理部１１、ＲＦ（Radio Frequency）処理部１２、送信部３０を有する。なお、ここで示した処理部は、例示であり、他の処理部を有していてもよい。例えば、携帯電話が有する表示処理部、通話処理部、メール処理部等を有してもよい。また、図１は、説明を簡略するために、受信系の機能ブロック図を省略し、送信系の機能ブロック図を図示する。

ベースバンド処理部１１は、変調処理部１１ａとＤＩＧ（digital）インタフェース部１１ｂとを有し、送信信号や受信信号にベースバンド処理を実行する処理部である。例えば、ベースバンド処理部１１としては、ＬＴＥやＷＣＤＭＡ各々に対応した変調や復調を実行するモデム回路等が該当する。

変調処理部１１ａは、通信対象の信号を無線通信に適した信号に変調する処理部である。例えば、変調処理部１１ａは、電波状況または基地局からの通知等によって、使用する通信方式や帯域幅を決定する。そして、変調処理部１１ａは、決定した通信方式に対応した変調処理を実行し、変調信号をＤＩＧインタフェース部１１ｂに出力する。また、変調処理部１１ａは、決定した変調方式を特定する制御コマンドもＤＩＧインタフェース部１１ｂに出力する。

例を挙げると、変調処理部１１ａは、ＷＣＤＭＡと決定した場合に、ＷＣＤＭＡに対応した変調処理を実行し、変調後の変調信号や通信方式がＷＣＤＭＡであること示す制御コマンドをＤＩＧインタフェース部１１ｂに出力する。また、変調処理部１１ａは、ＬＴＥの１０ＭＨｚと決定した場合に、ＬＴＥに対応した変調処理を実行する。そして、変調処理部１１ａは、変調後の変調信号、通信方式がＬＴＥの１０ＭＨｚであること、リソースブロック数等を示す制御コマンドをＤＩＧインタフェース部１１ｂに出力する。

ＤＩＧインタフェース部１１ｂは、ＲＦ処理部１２とデジタル信号で通信するために、変調信号等をＤＩＧ ＲＦなどの信号フォーマットに変換して送信する処理部である。

具体的には、ＤＩＧインタフェース部１１ｂは、ＷＣＤＭＡまたはＬＴＥを識別する制御コマンドや変調信号をＲＦ処理部１２に送信する。例えば、ＤＩＧインタフェース部１１ｂは、変調処理部１１ａから入力された変調信号、各種変調情報、リソースブロック数等を特定する制御コマンドをＲＦ処理部１２のＤＩＧインタフェース部１３に送信する。

ＲＦ処理部１２は、ベースバンド処理部１１から変調信号として受け渡されたＩＱ信号に対して送信処理を実行して、送信信号を生成する処理部である。このＲＦ処理部は、例えば、ＲＦ−ＬＳＩ（Large Scale Integration）等に該当する。

ＲＦ処理部１２は、ＤＩＧインタフェース部１３、エンベロープ抽出部１４、遅延量設定部１５、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部１６、パス切替部１７を有する。また、ＲＦ処理部１２は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１８、切替部１９、複数のＬＰＦ（ローパスフィルタ）２０、切替部２１、切替部２２、複数のＨＰＦ（ハイパスフィルタ）２３、切替部２４、比較部２５、遅延演算部２６を有する。

ＤＩＧインタフェース部１３は、ＤＩＧ ＲＦなどの信号フォーマットで、ベースバンド処理部１１からデジタル信号を受信する処理部である。例えば、ＤＩＧインタフェース部１３は、ベースバンド処理部１１のＤＩＧインタフェース部１１ｂから、変調信号や制御コマンド等を受信する。そして、ＤＩＧインタフェース部１３は、変調信号として受信したＩＱ信号をエンベロープ抽出部１４に出力する。

また、ＤＩＧインタフェース部１３は、変調信号として受信したＩＱ信号をＤ／Ａ変換部１６に出力する。また、ＤＩＧインタフェース部１３は、受信した制御コマンド等を、パス切替部１７、切替部１９、切替部２１、切替部２２、切替部２４に発行する。

エンベロープ抽出部１４は、ＤＩＧインタフェース部１３から入力されたＩ信号とＱ信号とを加算処理してエンベロープ成分を抽出し、エンベロープ信号を生成する処理部である。具体的には、エンベロープ抽出部１４は、ＩＱ信号を合成し、デジタル／アナログコンバータでサンプリングして、エンベロープ成分を抽出する。

例えば、３．８４ＭＨｚの帯域幅まで拡散させた帯域幅で送信信号が伝送される場合、この搬送波の３．８４ＭＨｚの帯域幅が搬送波キャリアの振幅変動の周波数成分に相当する。このため、エンベロープ抽出部１４は、エンベロープとして、３．８４ＭＨｚの周波数成分を抽出して、遅延量設定部１５を介してＤＣＤＣコンバータ３０ａに出力する。

遅延量設定部１５は、エンベロープ抽出部１４から入力されるエンベロープ信号の遅延を補正する処理部である。具体的には、遅延量設定部１５は、エンベロープ抽出部１４から入力されるエンベロープ信号を、遅延演算部２６から通知された遅延量分だけ遅延させて、ＤＣＤＣコンバータ３０ａに出力する。例えば、遅延量設定部１５は、エンベロープ成分に基づいてＤＣＤＣコンバータ３０ａがパワーアンプ３０ｂの電源電圧に印加するタイミングと、パワーアンプ３０ｂへ入力信号が入力されるタイミングとの同期をとるために、遅延処理を実行する。

Ｄ／Ａ変換部１６は、ＤＩＧインタフェース部１３から入力された変調信号すなわちＩＱ信号を合成し、フィルタ処理を実行し、アナログ信号に変換する処理部である。また、Ｄ／Ａ変換部１６は、ＲＦ周波数の搬送波でアップコンバートする。そして、Ｄ／Ａ変換部１６は、アップコンバートされた変調信号をパス切替部１７に出力する。

パス切替部１７は、ＬＴＥが選択される場合に、エンベロープトラッキング方式で制御されるようにパワーアンプ３０ｂへのパス切替を実行し、ＷＣＤＭＡが選択される場合に、ＥＥＲ方式で制御されるようにパワーアンプ３０ｂへのパス切替を実行する。

具体的には、パス切替部１７は、ＤＩＧインタフェース部１３を介して受信した制御コマンド等に基づいて、通信方式を判定する。そして、パス切替部１７は、エンベロープトラッキング方式の場合には、線形増幅パスを用いて、変調信号をパワーアンプ３０ｂに出力する。また、パス切替部１７は、ＥＥＲ方式の場合には、リミッタアンプなどの飽和アンプのパスを通して、位相変調成分だけを通過させて、パワーアンプ３０ｂに出力する。

ここで、パス切替の一例を説明する。図２は、パス切替を説明する図である。図２は、パス切替部１７の構成例を図示したものであり、簡略化するためにその他の処理部等を省略した。図２に示すように、パス切替部１７は、切替部１７ａとリミッタアンプ１７ｂとを有する。

切替部１７ａは、ＤＩＧインタフェース部１３を介して受信した制御コマンド等に基づいて、Ｄ／Ａ変換部１６から入力された変調信号の出力パスを切替える。例えば、切替部１７ａは、制御コマンド等によってＬＴＥが選択されていることが特定できた場合、線形増幅のパス１７ｃを経由して、変調信号をパワーアンプ３０ｂに出力する。

一方、切替部１７ａは、制御コマンド等によってＷＣＤＭＡが選択されていることが特定できた場合、変調信号をリミッタアンプ１７ｂに出力する。リミッタアンプ１７ｂは、入力された変調信号１７ｄの振幅成分を一定レベルに変換した出力信号１７ｅを生成して、パワーアンプ３０ｂに出力する。

なお、切替部１７ａは、制御コマンド等によってＬＴＥが選択されていることが特定できた場合であっても、帯域幅が５ＭＨｚ以下の場合には、変調信号をリミッタアンプ１７ｂに出力してもよい。

また、変調信号の一部は、パス切替部１７に入力される一方で、エンベロープ抽出部１４にも入力される。そして、エンベロープ抽出部１４によって変調信号のエンベロープ成分が抽出され、遅延量設定部１５によって遅延された後、ＤＣＤＣコンバータ３０ａにエンベロープ成分が入力される。その後、ＤＣＤＣコンバータ３０ａは、エンベロープ成分に応じて、パワーアンプ３０ｂの電源電圧を制御する。

図１に戻り、Ａ／Ｄ変換部１８は、分岐部３０ｃから入力された、アナログ信号である送信信号の一部をデジタル信号に変換する処理部である。具体的には、Ａ／Ｄ変換部１８は、送信信号の一部をダウンコンバートし、ＩＱ信号に再変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部１８は、変換後のデジタル信号を切替部１９と切替部２２とに出力する。

切替部１９は、ＤＩＧインタフェース部１３を介して受信した制御コマンド等によって、出力先を切替える処理部である。例えば、切替部１９は、制御コマンド等で特定される通信方式に対応するＬＰＦ２０に出力先を切替え、Ａ／Ｄ変換部１８から入力されたデジタル信号を該当するＬＰＦ２０に出力する。

複数のＬＰＦ２０は、無線通信装置１０が使用可能な各帯域幅に対応したローパスフィルタなどであり、切替部１９から入力されるデジタル信号をフィルタリングする処理部である。例えば、各ＬＰＦ２０は、ＷＣＤＭＡ、ＬＴＥ（１．４ＭＨｚ）、ＬＴＥ（３ＭＨｚ）、ＬＴＥ（５ＭＨｚ）、ＬＴＥ（１０ＭＨｚ）、ＬＴＥ（１５ＭＨｚ）、ＬＴＥ（２０ＭＨｚ）の各々に対応したフィルタである。

切替部２１は、ＤＩＧインタフェース部１３を介して受信した制御コマンド等によって、入力先を切替える処理部である。例えば、切替部２１は、制御コマンド等で特定される帯域幅に対応するＬＰＦ２０に入力先を切替え、入力先のＬＰＦ２０からフィルタリング後の信号を受信する。そして、切替部２１は、受信したフィルタリング後の信号を比較部２５に出力する。

切替部２２は、ＤＩＧインタフェース部１３を介して受信した制御コマンド等によって、出力先を切替える処理部である。例えば、切替部２２は、制御コマンド等で特定される帯域幅に対応するＨＰＦ２３に出力先を切替え、Ａ／Ｄ変換部１８から入力されたデジタル信号を該当するＨＰＦ２３に出力する。

複数のＨＰＦ２３は、無線通信装置１０が使用可能な各帯域幅に対応したハイパスフィルタなどであり、切替部２２から入力されるデジタル信号をフィルタリングする処理部である。例えば、各ＨＰＦ２３は、ＷＣＤＭＡ、ＬＴＥ（１．４ＭＨｚ）、ＬＴＥ（３ＭＨｚ）、ＬＴＥ（５ＭＨｚ）、ＬＴＥ（１０ＭＨｚ）、ＬＴＥ（１５ＭＨｚ）、ＬＴＥ（２０ＭＨｚ）の各々に対応したフィルタである。

切替部２４は、ＤＩＧインタフェース部１３から発行される制御コマンド等によって、入力先を切替える処理部である。例えば、切替部２４は、制御コマンド等で特定される帯域幅に対応するＨＰＦ２３に入力先を切替え、入力先のＨＰＦ２３からフィルタリング後の信号を受信する。そして、切替部２４は、受信したフィルタリング後の信号を比較部２５に出力する。

比較部２５は、切替部２１からの出力結果と切替部２４からの出力結果とを比較する処理部である。例えば、比較部２５は、切替部２１から入力されるローパスフィルタ後の信号と、切替部２４から入力されるハイパスフィルタ後の信号とを比較する。こうすることで、比較部２５は、送信信号における上側周波数の歪み成分と、送信信号における下側周波数の歪み成分とを比較することができ、歪量のバランスを検出することができる。そして、比較部２５は、比較結果を遅延演算部２６に出力する。

遅延演算部２６は、比較部２５からの出力結果に応じて遅延量を決定する処理部である。具体的には、遅延演算部２６は、様々な公知の手法を用いて遅延量を決定することができるが、例えばルックアップテーブル等を用いて遅延量を決定することもできる。例えば、遅延演算部２６は、歪量と遅延量とを予め対応付けたルックアップテーブルを保持する。そして、上側周波数または下側周波数の歪量がどのくらい多いかなどを示す比較結果を比較部２５から受信する。その後、遅延演算部２６は、受信した歪量に対応する遅延量をルックアップテーブルから特定し、特定した遅延量を遅延量設定部１５に出力する。

ここで、図３を用いて、遅延量の算出例を説明する。図３は、遅延量の算出例を説明する図である。図３に示すように、パワーアンプから出力された送信信号は、カップラ等を用いてアンテナとフィードバック回路とに分岐される。

カップラから分岐されたフィードバック信号は、ダウンコンバートされＬＰＦ２０に入力される。そして、ＬＰＦ２０では、ダウンコンバート後の送信信号がフィルタリングされ、下限周波数の歪成分が抽出される。ここで、無線通信で使用される帯域幅に応じたＬＰＦ２０を用いることで、カットオフ周波数を可変にしてフィルタリングすることができる。

同様に、カップラから分岐されたフィードバック信号は、ダウンコンバートされＨＰＦ２３にも入力される。そして、ＨＰＦ２３では、ダウンコンバート後の送信信号がフィルタリングされ、上限周波数の歪成分が抽出される。ここでも、無線通信で使用される帯域幅に応じたＨＰＦ２３を用いることで、カットオフ周波数を可変にしてフィルタリングすることができる。

その後、ＬＰＦ２０でのフィルタリング結果とＨＰＦ２３でのフィルタリング結果とが比較されて、歪量のバランスが検出される。ここで検出された歪量のバランスに基づいて、遅延量が決定される。そして、決定された遅延量分、エンベロープ成分の出力が遅延される。この結果、ＤＣＤＣコンバータは、パワーアンプへの電源電圧の印加タイミングを、随時修正することができる。

図１に戻り、送信部３０は、送信信号をアンテナから出力する処理部である。この送信部３０は、ＤＣＤＣコンバータ３０ａ、パワーアンプ３０ｂ、分岐部３０ｃ、フィルタ部３０ｄ、スイッチ部３０ｅを有する。

ＤＣＤＣコンバータ３０ａは、遅延量設定部１５から入力されるエンベロープ信号に応じて、パワーアンプ３０ｂの電源電圧を印加する処理部である。例えば、ＤＣＤＣコンバータ３０ａは、変調信号の振幅が大きい時にはパワーアンプの電源電圧を上げ、変調信号の振幅が小さい時にはパワーアンプの電源電圧を下げるように制御する。

パワーアンプ３０ｂは、Ｄ／Ａ変換部１６から入力された変調信号を所定値の電力レベルまで増幅させる処理部である。具体的には、パワーアンプ３０ｂは、ＤＣＤＣコンバータ３０ａがエンベロープ信号に応じて入力する電源電圧の制御信号にしたがって、変調信号を増幅させた送信信号を分岐部３０ｃに出力する。

例えば、変調信号の振幅変動ピークの軌跡がエンベロープ（包絡線）であるので、高速データ通信になるほど占有する帯域幅も広くなり速度が高速になる。エンベロープトラッキング方式で制御される場合、パワーアンプ３０ｂの電源電圧は、エンベロープ信号の周波数相当の速度で可変される。

一方、ＥＥＲ方式で制御される場合、変調信号の位相変調成分は、スイッチングアンプで増幅させる。さらに、パワーアンプ３０ｂの電源電圧を変調信号の振幅変動に合わせて可変する。これらにより、パワーアンプ３０ｂの出力にて変調信号を再生させる。このように、ＥＥＲ方式で制御される場合、パワーアンプ３０ｂは、スイッチングで動作する。この結果、ＥＥＲ方式は、エンベロープトラッキング方式に比べて、消費電力の削減性能が高い。

分岐部３０ｃは、カップラなどであり、パワーアンプ３０ｂから出力された送信信号をフィルタ部３０ｄとＡ／Ｄ変換部１８に分岐する処理部である。つまり、分岐部３０ｃは、装置内の遅延量を補正するために、送信信号の一部をフィードバックさせる。

フィルタ部３０ｄは、分岐部３０ｃから入力される送信信号をフィルタリングして、スイッチ部３０ｅに出力する処理部である。スイッチ部３０ｅは、送信信号をアンテナに出力する処理部である。このスイッチ部３０ｅは、通信する周波数が他の周波数である場合には、他の周波数の信号に切替えてアンテナに出力する。

［処理シーケンス］
続いて、制御方式が決定されてパワーアンプ３０ｂの電源が制御されるまでの一連の流れを説明する。図４は、パス切替の処理シーケンスを説明する図である。なお、ここでは、ベースバンド処理部１１がベースバンド回路で構成され、ＲＦ処理部１２がＲＦ回路で構成される例で説明する。

エンベロープトラッキング方式とＥＥＲ方式の切り替えは、ＷＣＤＭＡ／ＬＴＥ方式の切り替え時であるＩｎｔｅｒ ＲＡＴ時のＲＦ−ＬＳＩ制御の信号に基づいて行われる。方式自体の選択は、ベースバンド回路側で回線ネットワークをサーチする制御が行われており、そこで選択された回線ネットワークの選択結果に基づき、ベースバンド回路からＲＦ回路に対して、送信（Ｔｘ）制御のコマンドが設定される。

この各方式に応じたコマンドを受信したＲＦ回路では、送信信号のＯＮコマンドを発行し、無線回路を制御する動作を行う。ＬＴＥ通信時は、リソースブロック数の情報もＲＦ処理部に送られてくるので、帯域幅を識別することができ、帯域幅に応じて、エンベロープトラッキング方式とＥＥＲ方式を切り替える。

パワーアンプ３０ｂの制御方式を決定した後は、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）規格に準拠した無線性能を維持するために、各ＲＦ回路を起動する。起動する順序は、パワーアンプ３０ｂに供給する電源回路であるＤＣＤＣコンバータ３０ａから起動する。次に、ＲＦ回路を決定するアンテナスイッチであるパス切替部１７を起動し、続いて、パワーアンプ３０ｂを起動する。その後、送信ＲＦ信号をパワーアンプ３０ｂに送出する。この時、遅延補正されたエンベロープ信号もパワーアンプ３０ｂの電源を制御するＤＣＤＣコンバータ３０ａに送出し、パワーアンプ３０ｂの電源制御を行う。

一方、送信信号の送信完了後は、上記順序とは逆の順序で送信信号のＯＦＦコマンドが通知され、送信信号の送信処理が完了する。具体的には、送信が完了すると、ベースバンド回路側からＲＦ回路へＯＦＦコマンドが発行される。その後、エンベロープ抽出部１４へＯＦＦコマンドが通知され、順に、パワーアンプ３０ｂ、パス切替部１７、ＤＣＤＣコンバータ３０ａにＯＦＦコマンドが通知されて、順に処理が終了する。この結果、エンベロープトラッキング方式とＥＥＲ方式の切替制御が終了する。

［フローチャート］
続いて、実施例１に係る無線通信装置が実行する処理のフローチャートを説明する。ここでは、パス切替処理と遅延補正処理について説明する。

（パス切替処理）
図５は、パス切替処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、無線通信装置１０のベースバンド処理部１１の変調処理部１１ａは、回線ネットワークのサーチ等によって、通信方式がＷＣＤＭＡか否か判定する（Ｓ１０１）。

変調処理部１１ａは、通信方式がＷＣＤＭＡであると判定した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ＷＣＤＭＡを用いると決定する（Ｓ１０２）。そして、ＤＩＧインタフェース部１１ｂは、ＷＣＤＭＡを用いることを通知するコマンドであって、ＷＣＤＭＡに対応した制御コマンドをＲＦ処理部１２に発行する（Ｓ１０３）。

一方、変調処理部１１ａは、通信方式がＷＣＤＭＡではないと判定した場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、ＬＴＥを用いると決定する（Ｓ１０４）。このとき、変調処理部１１ａは、リソースブロック数を決定する。そして、ＤＩＧインタフェース部１１ｂは、ＬＴＥを用いることおよびリソースブロック数を通知するコマンドであって、決定されたＬＴＥに対応した制御コマンドをＲＦ処理部１２に発行する（Ｓ１０３）。

その後、ＲＦ処理部１２のパス切替部１７は、ＤＩＧインタフェース部１３を介してベースバンド処理部１１から受信した制御コマンドを判定する（Ｓ１０５）。

そして、パス切替部１７は、制御コマンドによってＷＣＤＭＡが選択されていると判定した場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、制御方式をＥＥＲに決定する（Ｓ１０６）。続いて、制御コマンドにしたがって、切替部１９と切替部２１は、５ＭＨｚに対応したＬＰＦ２０に接続先を切替え、切替部２２と切替部２４は、５ＭＨｚに対応したＨＰＦ２３に接続先を切替える（Ｓ１０７）。そして、パス切替部１７は、パワーアンプ３０ｂへの経路を、ＥＥＲに対応したパスに切替える（Ｓ１０８）。なお、Ｓ１０７とＳ１０８は、いずれが先に実行されてもよい。

一方、パス切替部１７は、制御コマンドによってＷＣＤＭＡではなくＬＴＥが選択されていると判定した場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、選択されているＬＴＥの帯域幅が５ＭＨｚ以下か否かを判定する（Ｓ１０９）。

そして、パス切替部１７は、選択されているＬＴＥの帯域幅が５ＭＨｚ以下と判定した場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、制御方式をＥＥＲに決定する（Ｓ１１０）。そして、パス切替部１７は、パワーアンプ３０ｂへの経路を、ＥＥＲに対応したパスに切替える（Ｓ１１１）。続いて、制御コマンドにしたがって、切替部１９と切替部２１は、選択されている周波数に対応したＬＰＦ２０に接続先を切替え、切替部２２と切替部２４についても、選択されている周波数に対応したＨＰＦ２３に接続先を切替える（Ｓ１１２）。なお、Ｓ１１１とＳ１１２は、いずれか先に実行されてもよい。

また、パス切替部１７は、選択されているＬＴＥの帯域幅が５ＭＨｚより大きいと判定した場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、制御方式をエンベロープトラッキング（ＥＴ）に決定する（Ｓ１１３）。そして、パス切替部１７は、パワーアンプ３０ｂへの経路を、ＥＴに対応したパスに切替える（Ｓ１１４）。続いて、制御コマンドにしたがって、切替部１９と切替部２１は、選択されている周波数に対応したＬＰＦ２０に接続先を切替え、切替部２２と切替部２４についても、選択されている周波数に対応したＨＰＦ２３に接続先を切替える（Ｓ１１５）。なお、Ｓ１１４とＳ１１５は、いずれが先に実行されてもよい。

（遅延補正処理）
図６は、遅延補正処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、送信部３０の分岐部３０ｃは、ＲＦ処理部１２へフィードバックさせるために、パワーアンプ３０ｂから出力された送信信号の一部を分岐する（Ｓ２０１）。

そして、ＲＦ処理部１２のＡ／Ｄ変換部１８は、分岐された送信信号をダウンコンバートして、ベースバンド付近の帯域に変換する（Ｓ２０２）。続いて、Ａ／Ｄ変換部１８は、ダウンコンバートした信号をデジタル信号に変換する（Ｓ２０３）。

その後、切替部１９は、Ａ／Ｄ変換部１８から出力された信号を、指定されたＬＰＦ２０へ入力し、切替部２２は、Ａ／Ｄ変換部１８から出力された信号を、指定されたＨＰＦ２３へ入力する（Ｓ２０４）。例えば、切替部１９および切替部２２は、制御コマンド等で特定される帯域幅に対応するフィルタへ信号を入力する。

そして、比較部２５は、ＬＰＦ２０によるフィルタリング後の信号レベルと、ＨＰＦ２３でのフィルタリング後の信号レベルとを比較する（Ｓ２０５）。その後、遅延演算部２６は、比較部２５による比較結果に基づいて、遅延補正量を算出する（Ｓ２０６）。そして、遅延量設定部１５は、遅延演算部２６によって算出された遅延補正量を遅延量として設定する（Ｓ２０７）。

上述したように、ＬＰＦ２０およびＨＰＦ２３を通過した信号は、３次歪成分の電力だけとなり、それぞれの電力レベルを比較する回路に送られる。パワーアンプ３０ｂに入力される送信信号と、パワーアンプ３０ｂの電源のエンベロープ信号の同期がずれている場合、ＬＰＦ２０やＨＰＦ２３を通過した歪信号成分に差分がある。すなわち、歪量が異なる。このため、両方のレベルを比較することで、遅延量に誤差が生じていることが判別できる。その差分の電力が最小となるように演算した補正量、もしくは、ルックアップテーブル等に記憶しておいた補正量を遅延量設定部１５に送信することで、最適な遅延量に制御を実行する。

［効果］
このように、実施例１に係る無線通信装置１０は、高速なデータ通信であるＬＴＥ時には、エンベロープトラッキング方式を用いて低消費電力の制御を実行する。また、無線通信装置１０は、ＬＴＥ通信時のスケーラブルな帯域幅運用に合わせて、エンベロープトラッキング方式または、ＥＥＲ方式を選択する。例えば、無線通信装置１０は、ＬＴＥ通信時であっても占有帯域幅が狭いときはＥＥＲを選択する。また、無線通信装置１０は、低速なデータ通信であるＷＣＤＭＡ通信時は、ＥＥＲ方式を用いて低消費電力の制御を実行する。

したがって、無線通信装置１０は、通信速度の異なる複数の通信方式で通信を行うマルチモード無線機であって、通信速度によりパワーアンプの制御方法を切り替えることができるので、最適なパワーアンプの効率性能の状態で通信を実行することができる。

また、無線通信装置１０は、３次歪みの上側周波数の歪量と下側周波数の歪量とのアンバランスを検出し、このアンバランスとなる歪量を比較して、同レベルとなるように遅延量を演算することができる。このため、無線通信装置１０は、遅延補正量を動作中に適応的に補正することができる。したがって、無線通信装置１０は、送信信号の歪みレベルを監視することで、同期を確保することができ、低消費化と同時に信号品質の安定化を図ることができる。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下に異なる実施例を説明する。

（通信方式）
実施例１では、高速な通信の例としてＬＴＥ、低速な通信の例をＷＣＤＭＡとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２０ＭＨｚ以上の帯域幅を有する通信を高速な通信として、上述した実施例と同様に処理することができる。また、パワーアンプの制御方式は、ＥＴ方式とＥＥＲ方式に限定するものではなく、他の様々な方式を採用することができる。

（切替ポイント）
ＥＥＲまたはＥＴの切替境界となる帯域幅は、ＤＣＤＣコンバータの効率性能、パワーアンプの効率性能から、事前に決めておく。その切替ポイントは、プログラミング可能な構成として、ＲＦ−ＬＳＩのファームウェア上に初期値として保存しておくこともできる。

（ハードウェア）
実施例１に係る無線通信装置１０は、例えば、携帯電話やスマートフォンによって実現される。図７は、無線通信装置１０のハードウェア構成例を示す図である。図７に示すように、無線通信装置１０は、表示装置１０１、メモリ１０２、プロセッサ１０３、ＲＦ回路１０４を有する。

表示装置１０１は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイである。メモリ１０２は、例えば、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のＲＡＭ、ＲＯＭ（Read Only Memory)、フラッシュメモリである。

図１で説明したＲＦ処理部１２と送信部３０の各処理部は、例えばＲＦ回路１０４またはプロセッサ１０３によって実現される。また、図１で説明したベースバンド処理部１１は、例えばプロセッサ１０３によって実現される。なお、無線通信装置１０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを有していてもよい。

（システム）
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

１０ 無線通信装置
１１ ベースバンド処理部
１１ａ 変調処理部
１１ｂ ＤＩＧインタフェース部
１２ ＲＦ処理部
１３ ＤＩＧインタフェース部
１４ エンベロープ抽出部
１５ 遅延量設定部
１６ Ｄ／Ａ変換部
１７ パス切替部
１８ Ａ／Ｄ変換部
１９、２１、２２、２４ 切替部
２０ ＬＰＦ
２３ ＨＰＦ
２５ 比較部
２６ 遅延演算部
３０ 送信部
３０ａ ＤＣＤＣコンバータ
３０ｂ パワーアンプ
３０ｃ 分岐部
３０ｄ フィルタ部
３０ｅ スイッチ部

Claims (7)

1. 無線通信で送信される送信信号を所定の電力レベルまで増幅させる増幅部と
   回線ネットワークの状況に応じて、高速な第１の通信方式または前記第１の通信方式より低速な第２の通信方式を選択する選択部と、
   前記選択部により前記第１の通信方式が選択される場合に、第１の制御方式で前記増幅部の電源電圧を制御する第１制御部と、
   前記選択部により前記第２の通信方式が選択される場合に、前記第１の制御方式とは異なる第２の制御方式で前記増幅部の電源電圧を制御する第２制御部と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記第１制御部は、前記選択部により前記第１の通信方式が選択される場合であっても、前記第１の通信方式で使用される帯域幅が所定値未満の場合には、前記第２の制御方式で前記増幅部の電源電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記増幅部から出力された送信信号の一部を抽出してダウンコンバートした信号から、当該信号の中心周波数より高い周波数における３次歪成分と、当該信号の中心周波数より低い周波数における３次歪成分とを抽出し、各３次歪成分の差分から補正量を算出する算出部をさらに有し、
   前記第１制御部または第２制御部は、前記算出部が算出した補正量を用いて、前記増幅部の電源電圧を印加するタイミングの遅延量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記算出部は、前記各帯域幅に対応したハイパスフィルタおよびローパスフィルタを有し、前記無線通信に使用する帯域幅に対応したハイパスフィルタを用いて、前記ダウンコンバート後の信号の中心周波数より高い周波数における３次歪成分を抽出し、前記無線通信に使用する帯域幅に対応したローパスフィルタを用いて、前記ダウンコンバート後の信号の中心周波数より低い周波数における３次歪成分を抽出することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記第１の制御方式はエンベロープトラッキング方式であり、前記第２の制御方式はＥＥＲ（Envelope Elimination and Restoration）方式である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の無線通信装置。
6. メモリと、
   前記メモリに接続されるプロセッサと、を有し、
   前記プロセッサが、
   回線ネットワークの状況に応じて、高速な第１の通信方式または前記第１の通信方式より低速な第２の通信方式を選択し、
   前記第１の通信方式を選択する場合に、第１の制御方式で、無線通信で送信される送信信号を所定の電力レベルまで増幅させる増幅部の電源電圧を制御し、
   前記第２の通信方式を選択する場合に、前記第１の制御方式とは異なる第２の制御方式で前記増幅部の電源電圧を制御する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
7. 無線通信装置が、
   回線ネットワークの状況に応じて、高速な第１の通信方式または前記第１の通信方式より低速な第２の通信方式を選択し、
   前記第１の通信方式を選択する場合に、第１の制御方式で、無線通信で送信される送信信号を所定の電力レベルまで増幅させる増幅部の電源電圧を制御し、
   前記第２の通信方式を選択する場合に、前記第１の制御方式とは異なる第２の制御方式で前記増幅部の電源電圧を制御する、
   処理を含んだことを特徴とする電力制御方法。

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