JP2008005259A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接チャンネル妨害等の妨害波がある場合とＨＳＤＰＡ受信時に良好な受信特性を実現しつつ、隣接チャンネル妨害等の妨害波がない場合に消費電流を低減することを目的とする受信装置を提供する。
【解決手段】受信装置において、アナログベースバンド信号の帯域制限を行うフィルタ１１，１２と、フィルタ１１，１２の帯域特性を補償するイコライザ４０，４１とを備え、受信チャンネルに近接した妨害が受信される場合には、フィルタ１１，１２の特性およびイコライザ４０，４１の特性を可変する。具体的には、妨害信号除去の為フィルタ１１，１２のカットオフ周波数を低く設定している場合やＨＳＤＰＡ受信時だけにイコライザ４０，４１を動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信あるいは放送システムで用いる高周波信号を受信してベースバンド信号に周波数変換する受信装置に関し、特に、携帯端末などの、デジタル変調された高周波信号を受信する受信装置に用いるフィルタ制御回路に適用して有効な技術に関する。

例えば、携帯電話は、ＧＳＭ方式が欧州等を中心に使用されており、国内では第３世代方式としてＷＣＤＭＡ方式（送受信帯域がそれぞれ１９２０−１９８０ＭＨｚ，２１１０−２１７０ＭＨｚの２ＧＨｚ帯：以下ＷＣＤＭＡ２０００）が開始された。ＷＣＤＭＡ方式は、３ＧＰＰ（３ｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ｐｒｏｊｅｃｔ）が送受信の規格を策定している。ＧＳＭやＷＣＤＭＡ方式携帯電話の受信回路には、非特許文献１、ならびに特許文献１に見られるように受信ＲＦ信号を直接ベースバンド帯のＩＱ信号に変換するダイレクトコンバージョン方式が用いられる。ダイレクトコンバージョン方式は、中間周波信号を用いないため、中間周波フィルタが不要となる利点があるが、非特許文献２に記載される隣接チャンネル妨害（ＡＣＳ）やＮａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇ等の妨害波抑圧のため、ベースバンド帯に低域周波フィルタ（以下アナログフィルタ）を構成する必要がある。

アナログフィルタを用いる場合、フィルタによる位相変化を補償する為にイコライザが用いられる。イコライザを用いた例として、特許文献２がある。これは、ＨＰＦの歪みをイコライザで補償するものである。また、非特許文献３にもイコライザを用いてアナログフィルタのカットオフ付近の位相補償を行う例が記載されている。
"Ａ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｈｉｐ Ｑｕａｄ−Ｂａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ＧＳＭ／ＧＰＲＳ ＲＦ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＶＣＯｓ ａｎｄ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ−Ｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ"，ＩＳＳＣＣ ２００２，１４．２ ３ＧＰＰ規格（Ｒｅｌｅａｓｅ７） Ｍ．Ｅ．ＶＡＮ．ＶＡＬＫＥＮＢＵＲＧ著，"アナログフィルタの設計"，Ｐ５７６ 米国特許第５４８３６９１号明細書 特開平１０−７０４８２号公報

ところで、前述した３ＧＰＰの最新受信部規格（Ｒｅｌｅａｓｅ７）によれば、ＷＣＤＭＡ方式の１チャンネルの帯域幅は５ＭＨｚ、伝送チップレートは３．８４ＭＨｚである。また、受信帯域は地域によりバンド１（２１１０−２１７０ＭＨｚ）、バンド２（１９３０−１９９０ＭＨｚ）、バンド３（１８０５−１８８０ＭＨｚ）、バンド４（２０１１−２１５５ＭＨｚ）、バンド５（８６９−８９４ＭＨｚ）、バンド６（８７５−８８５ＭＨｚ）、バンド７（２６２０−２６９０ＭＨｚ）、バンド８（９２５−９６０ＭＨｚ）、バンド９（１８４４．９−１８７９．９ＭＨｚ）が割り当てられている。３ＧＰＰ規格では、これら全てのバンドに隣接チャンネル妨害の規定を設けている。これは、隣接チャンネル５＋／−３．８４ＭＨｚに受信される妨害波であり、受信機で抑圧する必要がある。

また、バンド２、バンド３、バンド４、バンド５、バンド８はＧＳＭ方式の帯域と重なるため、３ＧＰＰの受信部規格にはＧＳＭ信号を妨害波としたＮａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇの項目が設けられている。これは、ＷＣＤＭＡ信号の中心からのオフセット周波数２．７ＭＨｚなどの希望信号に非常に近接した妨害波を想定したものである。一方、バンド１、バンド６、バンド７、バンド９はオフセット周波数５ＭＨｚの隣接チャンネル妨害については規定されているが、Ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇのような近接した妨害波に関する規定はない。

また、３ＧＰＰの受信部規格には高速データ通信方式ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が規定されている。これは、１６ＱＡＭを用いた多値変調方式や誤り訂正符号化レート低減により最大１４．４Ｍｂｐｓまでのデータ伝送レートを得る方式である。

３ＧＰＰの受信部規格に対応した受信部を構成する場合、ダイレクトコンバージョン受信方式では、隣接チャンネル妨害やＮａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇはベースバンド帯のアナログフィルタで抑圧する必要がある。従来の一般的な受信機ではアナログフィルタの特性は、妨害波を受信している、していないにかかわらず、最大妨害波信号を十分抑圧できるように設計する。このため、アナログフィルタのカットオフ周波数付近の位相特性が歪み、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が劣化することから、イコライザで位相補償する必要がある。この場合、イコライザにより受信部の消費電流が増加することが考えられる。

そこで、本発明は、これらの課題を解決し、隣接チャンネル妨害等の妨害波がある場合とＨＳＤＰＡ受信時に良好な受信特性を実現しつつ、隣接チャンネル妨害等の妨害波がない場合に消費電流を低減することを目的とする受信装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明は、上記目的を達成するために、アナログベースバンド信号の帯域制限を行うフィルタと、フィルタの帯域特性を補償するイコライザとを備え、受信チャンネルに近接した妨害が受信される場合には、フィルタの特性およびイコライザの特性を可変することを特徴とする。

例えば、隣接チャンネルなどに妨害波が受信されていない場合は、アナログフィルタのカットオフ周波数は変調帯域に比べて十分高ければイコライザによる位相補償がなくてもＢＥＲ，ＥＶＭは良好な値が得られる。一方、隣接チャンネル妨害やＮａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇが受信されている場合は、アナログフィルタのカットオフが高いと妨害波の影響でＢＥＲあるいはＥＶＭ特性は劣化する。このため、隣接チャンネルに妨害がある場合は、アナログフィルタのカットオフ周波数を低く設定することが望ましいが、アナログフィルタのカットオフ周波数は変調帯域と同等程度になると、ＥＶＭ特性が劣化する。

従って、本発明では、隣接チャンネル妨害やＮａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇが受信されている場合にはイコライザを動作させてＥＶＭ特性を改善する。ただし、ＥＶＭ特性劣化が受信特性の大幅劣化につながるのは、ＨＳＤＰＡ受信の場合である。そこで、ＨＳＤＰＡ受信時に隣接チャンネル妨害やＮａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇが受信されてアナログフィルタのカットオフ周波数を低く設定している場合にイコライザを動作させても良い。

このように、妨害信号除去の為フィルタのカットオフ周波数を低く設定している場合やＨＳＤＰＡ受信時だけにイコライザを動作させることで、妨害信号を受信していない場合や通常の音声信号を受信している場合の低消費電力化を図ることができる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、受信チャンネルに近接した妨害が存在する場合に、フィルタのカットオフ周波数を低く設定し、イコライザを動作させる。本構成によれば、受信チャンネルに近接した妨害があるチャンネルを受信する場合だけ、フィルタのカットオフ周波数を低く設定し、イコライザを動作させることで、受信チャンネルに近接した妨害があるチャンネルの良好な受信特性と受信チャンネルに近接した妨害がないチャンネル受信時の低消費電力化が可能である。

また、ＨＳＤＰＡを受信する場合だけ、イコライザを動作させることで、ＨＳＤＰＡを受信しない場合の低消費電力化が可能である。また、受信チャンネルに近接した妨害が存在する場合でかつＨＳＤＰＡを受信する場合だけ、イコライザを動作させることで、低消費電力化が可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（第１の実施の形態）
図１に、本発明における第１の実施の形態の受信装置のブロック図を示す。図１はデジタル変調された信号を受信する受信装置を示すもので、この受信装置は、アンテナ１、分波器（ＤＰＸ）２、低雑音増幅器（ＬＮＡ）３、ミキサ４，５、９０度位相シフタ（π／２）６、ＶＣＯ７、ＡＧＣ増幅器８，９、フィルタ（ＬＰＦ）１１，１２、ＡＤ変換器１３，１４、ＦＩＲフィルタ１５，１６、イコライザ（ＥＱ）４０，４１、復調部２７、制御部１７などから構成され、各構成回路間で各種信号が入出力される。

各種信号には、ＡＧＣ増幅器８，９の制御信号１９、フィルタ１１，１２の制御信号１０、イコライザ４０，４１の制御信号４２、ＦＩＲフィルタ１５，１６の制御信号２５、復調部２７の制御信号２０、送信系からの送信信号２２などがある。

以下、本実施の形態の受信装置の動作について説明する。アンテナ１より入力される無線高周波信号（以下ＲＦ信号）は分波器２で送信信号２２と分波され、受信系回路５６に入力される。受信系回路５６では、低雑音増幅器３で増幅され、ミキサ４，５で、ＶＣＯ７と９０度位相シフタ６からの発振信号により直交検波されてＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）／Ｑ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）信号に変換される。Ｉ／Ｑ信号はそれぞれＡＧＣ増幅器８，９で利得制御され、フィルタ１１，１２で不要波を除去された後、イコライザ４０，４１で位相等化を行う。イコライザ４０，４１の出力信号は、ＡＤ変換器１３，１４でデジタル信号に変換される。Ｉ／Ｑのデジタル信号は、ＦＩＲフィルタ１５，１６で不要波除去と波形成形を行い、復調部２７で復調される。

復調部２７では、受信信号の品質に相当するビットエラーレート（ＢＥＲ）やＥＶＭ等を計算するとともに、基地局に報告する受信チャンネルの品質情報（ＣＱＩ）を検出する。この計算および検出結果を、基準値と比較して基準値以下である場合は制御信号２０を更新して制御部１７に送信し、制御部１７からフィルタ１１，１２およびイコライザ４０，４１の特性を変更するための制御信号１０，４２を更新する。これらの更新により受信信号の品質が基準値を上回れば、制御信号２０，１０，４２の更新を停止し、この最終的に制御信号２０，１０，４２で得られた値をフィルタ１１，１２、イコライザ４０，４１の設定値とする。基準値に到達しない場合は、最もよい受信信号の品質（ＢＥＲやＥＶＭ、ＣＱＩ）が得られる制御信号２０，１０，４２とその制御信号で与えられるフィルタ１１，１２、イコライザ４０，４１の設定を設定値とする。

他の方法として、基準値を設定せず、制御信号２０，１０，４２を決められた範囲で可変してその中で最も良い受信信号の品質が得られる制御信号２０，１０，４２とその制御信号で与えられるフィルタ１１，１２、イコライザ４０，４１の設定を設定値としても良い。

本実施の形態で、フィルタ１１，１２はバタワースフィルタ、チェビシェフフィルタなどの低域通過フィルタ（ＬＰＦ）を用いることができる。イコライザ４０，４１は１次、２次のオールパスフィルタを用いることができる。

本実施の形態において、検出した品質（ＢＥＲやＥＶＭ、ＣＱＩ）に応じて必要な場合だけイコライザをＯＮすることで、低消費電力化が可能となる。

また、次のように制御することも可能である。受信信号がＷＣＤＭＡのバンド１、バンド６、バンド７、バンド９の場合は、受信チャンネルに近接した妨害がないため、フィルタ１１，１２のフィルタのカットオフ周波数を高く設定し（例えば２．２ＭＨｚ以上）、イコライザ４０，４１をオフして信号を通過させる。一方、バンド２、バンド３、バンド４、バンド５、バンド８を受信する場合は、受信チャンネルに近接した妨害が存在する可能性があるため、フィルタ１１，１２のフィルタのカットオフ周波数を低く設定し（例えば２．０ＭＨｚ程度）、イコライザ４０，４１を動作させる。本構成によれば、受信チャンネルに近接した妨害があるチャンネルを受信する場合だけ、フィルタ１１，１２のカットオフ周波数を低く設定し、イコライザ４０，４１を動作させることで、受信チャンネルに近接した妨害があるチャンネルの良好な受信特性と受信チャンネルに近接した妨害がないチャンネル受信時の低消費電力化が可能である。

また、次のように制御することも可能である。ＨＳＤＰＡを受信する場合だけ、イコライザ４０，４１を動作させることで、ＨＳＤＰＡを受信しない場合の低消費電力化が可能である。また、バンド２、バンド３、バンド４、バンド５、バンド８などを受信する場合は、受信チャンネルに近接した妨害が存在する可能性があるため、バンド２、バンド３、バンド４、バンド５、バンド８などを受信する場合でかつＨＳＤＰＡを受信する場合だけ、イコライザ４０，４１を動作させることで、低消費電力化が可能である。

本構成によれば、ＢＥＲやＥＶＭなどの受信信号の品質に基づいてフィルタ１１，１２の特性を最適化するため、常に最適な受信信号品質で信号を受信することができるし、必要な場合だけイコライザ４０，４１を用いることで低消費電力化が可能である。

本実施の形態で、フィルタ１１，１２の特性として、バタワースフィルタなどのカットオフ周波数を可変する例について、受信信号に妨害波あり、なしの場合における効果を説明する。

図２にフィルタの周波数に対する振幅の関係の特性図、図３にフィルタの周波数に対する群遅延（位相）の関係の特性図を示す。信号帯域幅６７は受信希望信号の変調帯域幅を示し、ＷＣＤＭＡ方式ではベースバンド帯で１．９２ＭＨｚ（ＲＦ帯では３．８４ＭＨｚ）である。破線６８，６９の特性はフィルタ１１，１２の周波数特性であり、破線６８はカットオフ周波数が最も高い設定であり、破線６９はカットオフ周波数が最も低い設定である。また、実線７０は隣接チャンネルの妨害波を表し、ＷＣＤＭＡ方式では５ＭＨｚ＋／−１．９２ＭＨｚに隣接チャンネル妨害が存在する。

今、実線７０の隣接チャンネル妨害がない（あるいは非常に小さい）場合を考えると、希望信号帯域６７を信号損失なく通過させるにはフィルタ１１，１２の特性を信号帯域内で損失のない破線６８の特性にすれば良い。フィルタ１１，１２の特性を破線６８の特性に設定するには、図１で示したアルゴリズムに基づいて行うことができる。図２の破線６８の特性のように希望信号帯域６７を信号損失なく通過させると、図２の破線６８のように希望信号の振幅特性が平坦で、図３の破線６８Ｐのように位相特性に歪みが生じない（群遅延特性平坦）為、復調部２７で良好なＥＶＭ，ＢＥＲ特性を得ることができる。従って、特に１６ＱＡＭ変調方式などを用いるＨＳＤＰＡ方式での受信感度向上や１４．４Ｍｂｐｓまでの高いデータレートでの受信が可能となる。

次に、強いレベルの妨害信号７０が隣接チャンネルにある場合を考える。この場合は隣接チャンネル妨害信号（実線７０）を十分抑圧する為に、フィルタ１１，１２のカットオフ周波数を低下させ、破線６９のような特性に設定する。破線６９のフィルタ特性を用いれば、妨害信号を十分に抑圧することができ、図１で示したＡＤ変換器１３，１４の飽和を防止することができる。ただし、群遅延特性（位相特性）が図３の破線６９Ｐのように所用帯域６７内で平坦ではなくなるため、イコライザの群遅延特性（破線７１）を加算して破線７２に示すように帯域６７内で平坦な群遅延特性を実現することが可能である。このように、イコライザ４０，４１を用いることで復調部２７でのＥＶＭ，ＢＥＲ特性も良好にすることができ、通常通話やＨＳＤＰＡ受信時における最小受信感度向上が可能である。

図４に、イコライザを用いた場合の効果をシミュレーションした結果について示す。シミュレーションは図１に示したブロック図のＡＧＣ増幅器８の入力から信号を入力し、イコライザ４０の出力から得られる信号の周波数（ｆｒｅｑ）に対する位相（ｐｈａｓｅ）特性をシミュレーションしたものである。図４（ａ）がイコライザを用いない場合、同図（ｂ）がイコライザを用いた場合の位相特性ＬＰＦ ｐｈａｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）である。イコライザを用いることで、位相特性が位相歪みのない基準位相（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｈａｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）に近い値が得られることがわかる。

（第２の実施の形態）
図５に、本発明における第２の実施の形態の受信装置のブロック図を示す。図５は第１の実施の形態のアナログ信号領域で動作するイコライザ４０，４１に換えて、デジタル信号領域で動作するイコライザ４３，４４を追加したものである。本実施の形態の受信装置の動作は、第１の実施の形態と同様であり、イコライザ４０，４１が動作する代わりに、イコライザ４３，４４を動作させる。このイコライザ４３，４４は、制御信号４５で特性が変更される。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、ＢＥＲやＥＶＭなどの受信信号の品質に基づいてフィルタ１１，１２の特性を最適化するため、常に最適な受信信号品質で信号を受信することができるし、必要な場合だけイコライザ４３，４４を用いることで低消費電力化が可能である。

（第３の実施の形態）
図６に、本発明における第３の実施の形態の送受信装置のブロック図を示す。図６は３ＧＰＰで規定されたＷＣＤＭＡ携帯電話システムに用いた場合の送受信装置を示すもので、この送受信装置は、アンテナ１、分波器２、受信系回路５６、制御部１７、ベースバンド信号処理部５８、送信系回路５９、ＰＡ６１などから構成される。受信系回路５６には、前記第１、第２の実施の形態の構成が用いられる。

本実施の形態の送受信装置の動作においては、アンテナ１で受信された受信信号は分波器２で送信信号２２と分波され、第１、第２の実施の形態で示した受信系回路５６に入力される。受信系回路５６の出力は、ベースバンド信号処理部５８に入力される。一方、ベースバンド信号処理部５８から出力される送信データは、送信系回路５９に入力される。送信系回路５９の出力はＰＡ６１、分波器２、アンテナ１を介して送信される。本実施の形態では、第１、第２の実施の形態で述べた効果と同様の効果が得られることは明らかである。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、通信あるいは放送システムで用いる高周波信号を受信してベースバンド信号に周波数変換する受信装置に関し、特に、携帯端末などの、デジタル変調された高周波信号を受信する受信装置に用いるフィルタ制御回路に利用可能である。

本発明における第１の実施の形態の受信装置を示すブロック図である。 本発明における第１の実施の形態において、フィルタの周波数に対する振幅の関係を示す特性図である。 本発明における第１の実施の形態において、フィルタの周波数に対する群遅延（位相）の関係を示す特性図である。 本発明における第１の実施の形態において、イコライザを用いない場合（ａ）に対して、イコライザを用いた場合（ｂ）の効果をシミュレーションした結果を示す特性図である。 本発明における第２の実施の形態の受信装置を示すブロック図である。 本発明における第３の実施の形態の送受信装置を示すブロック図である。

符号の説明

１…アンテナ、２…分波器、３…低雑音増幅器、４，５…ミキサ、６…９０度位相シフタ、７…ＶＣＯ、８，９…ＡＧＣ増幅器、１０，１９，２０，２５，４２，４５…制御信号、１１，１２…フィルタ、１３，１４…ＡＤ変換器、１５，１６…ＦＩＲフィルタ、１７…制御部、２２…送信信号、２７…復調部、４０，４１，４３，４４…イコライザ、５６…受信系回路、５８…ベースバンド信号処理部、５９…送信系回路、６１…ＰＡ。

Claims (6)

1. 通信あるいは放送システムで用いる高周波信号を受信してベースバンド信号に周波数変換する受信装置であって、
   アナログベースバンド信号の帯域制限を行うフィルタと、前記フィルタの帯域特性を補償するイコライザとを備え、受信チャンネルに近接した妨害が受信される場合には、前記フィルタの特性および前記イコライザの特性を可変することを特徴とする受信装置。
2. 通信あるいは放送システムで用いる高周波信号を受信してベースバンド信号に周波数変換する受信装置であって、
   アナログベースバンド信号の帯域制限を行うフィルタと、前記フィルタの帯域特性を補償するイコライザとを備え、受信チャンネルに近接した妨害が受信される場合には、前記フィルタの特性を可変し、前記イコライザをＯＮすることを特徴とする受信装置。
3. 請求項１または２記載の受信装置において、
   前記フィルタとして低域通過フィルタを用い、受信チャンネルに近接した妨害が受信される場合には、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数を下げることを特徴とする受信装置。
4. ３ＧＰＰで規定されたＷＣＤＭＡ携帯電話システムの高周波信号を受信してベースバンド信号に周波数変換する受信装置であって、
   アナログベースバンド信号の帯域制限を行うフィルタと、前記フィルタの帯域特性を補償するイコライザとを備え、バンド２（１９３０−１９９０ＭＨｚ）、バンド３（１８０５−１８８０ＭＨｚ）、バンド４（２０１１−２１５５ＭＨｚ）、バンド５（８６９−８９４ＭＨｚ）、バンド８（９２５−９６０ＭＨｚ）の受信チャンネルに近接した妨害が規定されているバンドを受信する場合は、前記フィルタの帯域幅を狭く設定して、かつ前記イコライザでフィルタの通過帯域特性を補償することを特徴とする受信装置。
5. ３ＧＰＰで規定されたＷＣＤＭＡ携帯電話システムの高周波信号を受信してベースバンド信号に周波数変換する受信装置であって、
   ＨＳＤＰＡ受信時のみには、前記イコライザをＯＮすることを特徴とする受信装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の受信装置において、
   通信方式としてＣＤＭＡ方式を用いたことを特徴とする受信装置。

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