JPH10507610A - 無線受信器の自動同調方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 直角位相変調を用いたトランシーバのブランチＩ及びＱの間の振幅及び位相エラーは、公称周波数信号がデジタル部分(10)からループ部分(44)及び受信ブランチ(54-62)を経てＲＳＳＩ指示器(22)へ伝播するのを、その信号経路上の部品の周波数応答を変えて防止することによって修正される。通常はペイロード信号を測定するＲＳＳＩ指示器(22)は、ここでは、不所望な信号成分のみを測定する。その後、指示器(22)から得た測定結果が最小値に達するところの振幅及び／又は位相修正信号が決定される。それにより得られる修正信号はメモリに記憶され、次いで、システムの周波数応答が通常状態に復帰される。

Description

【発明の詳細な説明】 無線受信器の自動同調方法発明の分野 本発明は、無線送信器に係り、より詳細には、移動電話ネットワークのベース ステーションに使用される送信器の同調に係る。 本発明は、ＧＳＭシステムに関連して説明するが、当然、他の形式の無線受信 器にも適宜使用することができる。先行技術の説明 ＧＳＭシステムに使用されるガウスの位相変調においては、ビット流が、ｆ₁ で示された周波数における信号のサイン及びコサイン成分Ｉ、Ｑに変調される。 ビット流は、１つおきのビットがブランチＩで送られそして１つおきのビットが ブランチＱで送られるように送信される。信号ＩとＱとの間の位相差は、９０° である。これらブランチの１つの入る信号が変化しない場合には、その特定のブ ランチに送信される信号の位相が変化しない。ビットが変化するときには、その 特定のブランチの信号の位相が１８０°シフトする。図１は、信号Ｉ及びＱを示 している。 信号Ｉ及びＱは、ＩＱ変調器において送信周波数に対して混合され、その基本 的な回路構成が図２に示されている。周波数ｆ_LOを有する局部発振器ＬＯが変調 器に接続されている。 図３は、アップ混合の結果を例示している。曲線Ａは、理想的な混合結果を示 している。この特定のケースにおいて、混合結果のスペクトルの唯一の重要な信 号は周波数ｆ_LO＋ｆ₁の信号である。低周波数信号は、局部発振器ＬＯの周波数 ｆ_LOと、周波数ｆ₁の像周波数ｆ_LO−ｆ₁において見ることができる。他のビット 組合せでは、後者の周波数が有効な周波数である。非直線性の成分により、周波 数応答は、図３に曲線Ｂで示すように、実際には相当に複雑なものとなる。理想 的な結果Ａと比較すると、結果Ｂのペイロード信号は減衰され、不所望な混合結 果が強調されている。図３の曲線Ｃ及びＤは、以下で説明する。 図４は、本発明にとって重要なＧＳＭシステムのベースステーションにおける トランシーバユニットの一部分のブロック図である。基本帯域ユニット１は、デ ジタル部分１０を備え、これは、デジタルデータＤを、信号Ｉ及びＱに対応する ビット流Ｄ_I及びＤ_Qに分割する。これらのビット流は、Ｄ／Ａコンバータ１２及 び１４でアナログ信号Ｉ及びＱに変換される。これらコンバータの出力信号はロ ーパスフィルタ（図示せず）でフィルタされ、そして調整可能な増幅器１６及び １８を経てＩＱ変調器３２へ送られる。ＩＱ変調器３２から、信号は、増幅器４ ０を経てアンテナ５０へ送られる。マルチチャンネルベースステーションにおい ては、多数のトランシーバユニットが、送信加算器（図示せず）と共に共通のＴ Ｘアンテナに接続される。 ＧＳＭシステムのベースステーションにおけるＴＲＸユニットのＲＸ信号は、 アンテナ５２で受信される。マルチチャンネルベースステーションにおいては、 アンテナ５２の後に受信マルチカプラー（図示せず）が続く。信号は、その後、 増幅器５４、ミクサ５６、バイパスフィルタ６０及び増幅器５２を経て基本帯域 ユニット１の受信信号強度指示器（ＲＳＳＩ）２２へ送られる。ＲＳＳＩ指示器 ２２は、Ａ／Ｄコンバータを備えていると仮定する。さもなくば、個別のＡ／Ｄ コンバータをＲＳＳＩ指示器２２の前に配置しなければならない。又、適当な構 成では、アンテナ５０及び５２は、１つの同じアンテナでよい。受信ミクサ５６ は、局部発振器５８により制御される。ＩＱ変調器３２は、次いで、送信発振器 ３４により制御される。 この例において、ＩＱ変調器は、送信周波数に対して直接混合するが、本発明 では、ＩＱ変調器は、最初に中間周波数に対して混合するだけであり、従って、 ＩＱ変調器と送信アンテナ５０との間に個別の中間周波段がある。 ＴＲＸユニットの内部テスト及び調整に対しては、送信アンテナに供給された 信号が方向性カプラー４２でサンプリングされ、そしてサンプルはＴＲＸループ ミクサ４４を経てＲＳＳＩ計算のために方向性カプラー４８で受信ブランチ５４ −６２へ供給される。公知のトランシーバ装置では、図３を参照して述べた問題 は、不所望な信号成分の伝播が最小となるように製造中に装置を調整することに より解消される。振幅エラーは、増幅器１６及び１８の利得を調整することによ り修正することができ、そして位相エラーは、例えば、図２に基づきＩＱ変調器 ３２の対称性を調整することにより修正することができる。この同調作業は時間 がかかる。更に、このように行われる同調作業は、その後の部品の値の変動に対 して保護するものではない。発明の要旨 従って、本発明の目的は、請求項１の序文に述べた無線送信器のＩＱ変調器を 自動的に同調することである。この目的は、独立請求項１及び１２の特徴部分に 記載の構成体によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項に述べる。 本発明の基本的な考え方は、周波数ｆ_LO＋ｆ₁の公称周波数の信号がデジタル 部分１０からループ部分４４及び受信ブランチ５４−６２を経てＲＳＳＩ指示器 ２２へ伝播することが、信号の経路上に見られる部品の周波数応答を変えること により防止されることである。通常はペイロード信号を測定するＲＳＳＩ指示器 ２２は、ここでは、不所望な信号成分にのみを測定する。その後に、ブランチＩ 及びＱの振幅及び位相差を変化させ、ＲＳＳＩ指示器２２から得られる測定結果 がその最小値に達するようにする。得られた修正信号はメモリに記憶され、その 後、システムの周波数応答が通常状態へと復帰される。 本発明の方法は、無線ステーションに含まれる装置に必要とされる追加や変更 がほとんどない。又、この方法は、非常に融通性があり、即ちトランシーバの多 数の小区画において実施することができる。加えて、この方法は、非常に広範な ものであり、即ちトランシーバの全ての部品の理想的な値からのずれが同時に考 慮される。更に、この方法は、全ての部品を調整する必要がなく、振幅を制御す る単一の部品及び／又は位相を制御する単一の部品に調整を向けることができる という点で経済的である。図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、周波数ｆ₁の信号Ｉ及びＱを示す図である。 図２は、ミクサの基本的回路構成を示す図である。 図３は、２つの異なる混合結果を示す図である。 図４は、公知のベースステーションの一部分を示す図である。 図５は、本発明により形成された同調部分が補足されたベースステーションを 示す図である。 図６は、信号ＩとＱとの間の振幅及び位相エラーを１つの同じ調整素子で修正 する方法を示す図である。 図７は、信号ＩとＱとの間の振幅エラーを修正する方法を示す図である。 図８ないし１０は、信号ＩとＱとの間の位相エラーを修正する種々の方法を示 す図である。好ましい実施形態の詳細な説明 図５は、図４に示された回路に、本発明により形成されたＩＱ同調部分２０が 補足されたものを示している。本発明においては、アップ混合は、同調段階中に 周波数ｆ_LO＋ｆ₁の公称周波数をもつ信号がＩＱ変調器３２からループミクサ４ ４及び受信ブランチ５４−６２を経てＲＳＳＩ計算部２２へ伝播するのを防止す ることにより行われる。このように測定される信号は、同調段階中に不所望な周 波数のみで構成される。測定されたＲＳＳＩ信号レベルは、ＩＱブランチの調整 において、受信信号（不所望な周波数のみで構成された）を最小にするように使 用することができる。 同調段階中に公称周波数信号がＲＳＳＩ指示器２２へ伝播することは、少なく とも、（ａ）ＩＱ変調器３２の局部発振器の周波数を変更し、（ｂ）ＴＲＸルー プミクサ４４の局部発振器４６の周波数を変更し、（ｃ）受信ミクサ５６の局部 発振器５８の周波数を変更し、又は（ｄ）バンドパスフィルタ６０の中間周波を 変更することにより防止することができる。信号の公称周波数成分は、同調段階 中に、特に制御信号により調整できる適当な部品が現在の技術により設けられる 点において減衰できることが明らかである。 図３の曲線Ｃは、システムが通常状態にあるときにバンドパスユニット１から ループミクサ４４及び受信ブランチ５４−６２を経てＲＳＳＩ指示器２２へ至る 信号経路上の周波数応答を示している。曲線Ｄは、同調段階の時間中にシフトさ れる周波数応答を示している。 同調段階中に、信号Ｉ及びＱの振幅は、原理的に、同一に調整し、そして位相 差は、できるだけ９０°近くに調整しなければならない。ＩＱ変調器は理想的で ないので、ある大きさの位相エラーが、ある大きさの振幅エラーを補償するよう な良好な混合結果を得ることができる。本発明の方法では、互いに補償するエラ ーが自動的に考慮され、そして互いに補償しないエラーのみが修正される。 本発明の説明において、位相又は振幅がブランチＩ及びブランチＱの両方に同 調されると述べるが、充分な調整余裕が保たれれば、一方のブランチのみで同調 を実施できることも明らかである。 図６の実施形態において、同調部分２０のデジタル修正信号Ｋ１、Ｋ２は、Ａ ／Ｄ変換の前にデジタルデータＤに加算される。同調部分２０から得られるデジ タル修正信号Ｋ１は、加算器２４によりビット流Ｄ_Iに加算される。ブランチＱ は、加算器２６により対応的に調整される。デジタル部分の実施に基づき、加算 器２４及び２６は、個別の装置であってもよいし、或いはプロセッサにより実施 されるソフトウェアルーチンであってもよい。修正信号Ｋ１及びＫ２の振幅及び 位相が適切に選択されたときには、同じ修正手段を用いる図６の回路により振幅 及び位相の両方のエラーを修正することができる。 図７は、ＩＱ同調部分２０から得られる信号Ｋ３、Ｋ４が制御信号として増幅 器１６、１８に供給される解決策を示している。増幅器１６、１８の利得は、外 部制御、例えば、電圧、電流又はデジタル制御によって調整することができる。 増幅器１６、１８は、個別の増幅器であってもよいし、或いはＤ／Ａコンバータ １２、１４に一体化されてもよい。 図８は、ＩＱ変調器の局部発振器から得られる混合信号を変更することにより 位相変調が実行される構成体を示している。１つのブランチには、例えば、キャ パシタンスダイオード３６のような素子が配置され、これは、外部制御によって 調整できそしてその値は制御電圧Ｋ５によって調整できる。 図９及び１０は、信号ＩとＱとの間の位相差を調整する異なる方法を示す。図 ９の解決策では、位相エラーは、余分なデジタル遅延手段２８がデジタル部分に 追加されるようにして修正され、この手段は、これを通るビット流を、デジタル 制御信号Ｋ６の値に基づいて遅延する。図９の実施形態では、制御信号Ｋ７に応 答するスイッチ３０を用いて、必要に応じて、ビット流Ｄ_I又はビット流Ｄ_Qのい ずれかを送信するブランチに１つの遅延手段のみを配置できる。信号Ｉ及びＱが 異なるブランチにおいて送られる他の実施形態にも同様のスイッチ３０の構成を 使用できることが明らかである。遅延手段２８は、物理的な装置、例えば、多 数のシフト段を外部デジタル制御信号Ｋ６により制御することのできるシフトレ ジスタでよい。遅延ユニットは、１つのデータビットに対応する時間よりも著し く小さくなければならないので、適当な周波数をもつクロック信号を遅延手段２ ８に供給しなければならない。デジタル部分の実施においては、遅延手段及びス イッチは、プロセッサにより実行されるソフトウェアルーチンであり、従って、 制御信号Ｋ６及びＫ７はプログラムパラメータである。 図１０の解決策では、位相エラーが、電圧制御式の全通過(all-pass)フィルタ を経てブランチＩ及びＱを接続することにより修正される。全通過フィルタは、 全ての周波数に同様に作用する。従って、周波数応答には影響しない。むしろ、 全通過フィルタにより信号の伝播時間が影響を受ける。図１０の実施形態では、 ２つの全通過フィルタ７０、７２が配置されたブランチＱにおいて実際の同調が 行われ、これらフィルタの制御信号は、一方が増加するときに、他方が減少する ように形成される。ブランチＩには、全通過フィルタ７４が接続され、その遅延 は、ブランチＱのフィルタの平均遅延に対応する。 本発明において、送信器は、 （ｉ）本質的な公称周波数を有する信号がデジタル部分１０からＴＲＸループ ４４を経てＲＳＳＩ指示器２２へ伝播するのを防止し、 （ii）ブランチＩ及びＱの振幅及び／又は位相に影響する少なくとも１つのパ ラメータを、ＲＳＳＩ指示器２２により指示される信号強度が本質的に最小値に 達するように調整し、 （iii）上記段階（ii）で変化したパラメータの新たな値をメモリに記憶し、 （iv）上記段階（ｉ）で変化した公称周波数信号がデジタル部分１０からＴＲ Ｘループ部分４４を経てＲＳＳＩ指示器２２へ伝播するように復帰する、 ことにより同調される。 振幅及び位相エラーを最小にするために、制御技術から知られている多数のア ルゴリズムを使用することができる。最も簡単であるが最も時間のかかるやり方 は、ＲＳＳＩ指示器で指示される信号が最小値に達するまで、調整素子を制御す る信号が単に調整されるだけの「強引(brute-force)」な方法である。別の方法 は、例えば、多数Ｎの調整結果を制御信号値の関数として測定し、これらの値か ら第Ｎ度の多項式、即ち制御信号の関数として調整結果を近似する多項式を計算 し、この多項式の最小値に対応する制御信号値を決定し、そしてこれらの値を、 それが回路に作用するようにセットすることである。 信号Ｉ及びＱの振幅及び位相の両方が最適なものに調整され、即ち不所望な信 号成分が最小にされると、制御信号値がメモリに記憶される。メモリ手段の実施 は、使用される同調手段の種類に基づく。Ｄ／ＡコンバータをもつＩＱ同調部分 ２０により発生されたアナログ信号が調整に使用されるときには、それに対応す るデジタルデータは、無線ステーションの他のパラメータデータが記憶された同 じメモリに記憶される。同調手段は、それ自身のメモリを備えてもよい。このよ うな手段は、例えば、モータ駆動調整式の抵抗及びキャパシタ、電気ポテンショ メータ（ＥＰＯＴ）等を含む。 制御技術から、ＲＳＳＩ信号の局部的最小値だけではなく全体的な最小値が、 制御信号値を決定する上記段階（ii）において見つかるよう確保する多数の方法 が知られている。 同調部分２０が無線トランシーバにいかに接続されるかについて述べた。この 同調部分は、当然、無線ステーションの動作及び保守区分（ＯＭ）（図示せず） にも接続される。ＯＭは、好ましくは時々、例えば、トラフィック密度が低いと き又は温度、大気圧及び／又は湿度のような条件が変化するときに、少なくとも 設置及び保守に関連して無線受信器を同調するように同調部分に指令する。この ときは、当然、対応する指示器をＯＭ区分に接続しなければならない。 当業者に明らかなように、本発明の基本的な考え方は、多数の異なる調整素子 で実施することができる。従って、本発明及びその実施形態は、上記の例に限定 されるものではなく、請求の範囲内で種々の変更がなされ得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．直角位相変調を用いた無線トランシーバにおいてブランチＩとＱとの間の位 相及び振幅エラーを修正する方法であって、上記トランシーバは、デジタル部分 (10)と、Ｄ／Ａコンバータ(12,14)と、ＩＱ変調器(32)と、ＴＲＸループミクサ( 44)と、受信ミクサ(56)と、バンドパスフィルタ(60)と、ＲＳＳＩ指示器(22)と を備え、上記方法は、 （ｉ）本質的な公称周波数を有する信号がデジタル部分(10)からＴＲＸルー プ(44)を経てＲＳＳＩ指示器(22)へ伝播するのを防止し、 （ii）ブランチＩ及びＱの振幅及び／又は位相に影響する少なくとも１つの パラメータを、ＲＳＳＩ指示器(22)で指示される信号強度が本質的にその最小値 に達するように調整することにより、無線送信器を同調し、 （iii）上記段階（ii）で変化したパラメータの新たな値をメモリに記憶し 、 （iv）上記段階（ｉ）で変化した公称周波数信号がデジタル部分(10)からＴ ＲＸループ部分(44)を経てＲＳＳＩ指示器(22)へ伝播するように復帰する、 という段階を備えたことを特徴とする方法。 ２．無線送信器が同調される上記段階（ii）において、信号Ｉ及びＱの振幅に影 響する少なくとも１つの制御信号と、信号Ｉ及びＱの位相に影響する少なくとも １つの制御信号とが調整される請求項１に記載の方法。 ３．公称周波数信号の伝播が阻止される上記段階（ｉ）において、ＩＱ変調器(3 4)の局部発振器の周波数が変えられる請求項１に記載の方法。 ４．公称周波数信号の伝播が阻止される上記段階（ｉ）において、ＴＲＸループ (44)の局部発振器(46)の周波数が変えられる請求項１に記載の方法。 ５．公称周波数信号の伝播が阻止される上記段階（ｉ）において、受信ミクサ(5 6)の局部発振器(46)の周波数が変えられる請求項１に記載の方法。 ６．公称周波数信号の伝播が阻止される上記段階（ｉ）において、バンドパスフ ィルタ(60)の中心周波数が変えられる請求項１に記載の方法。 ７．無線送信器が同調される上記段階（ii）において、デジタル修正データ(K1, K2）が少なくとも１つのＤ／Ａコンバータ(12,14)のデジタル入力信号に追加さ れる請求項１に記載の方法。 ８．無線送信器が同調される上記段階（ii）において、信号Ｉ又はＱの振幅の少 なくとも１つが電圧又は電流制御増幅器(16,18)によって調整される請求項１に 記載の方法。 ９．無線送信器が同調される上記段階（ii）において、ＩＱ変調器(32)の局部発 振器(LO)の信号が調整される請求項１に記載の方法。 10．無線送信器が同調される上記段階（ii）において、信号Ｉ及びＱに対応する ビット流(D_I，D_Q)の少なくとも１つのタイミングが調整される請求項１に記載の 方法。 11．無線送信器が同調される上記段階（ii）において、信号Ｉ及びＱの経路の全 通過フィルタ(70-74)の少なくとも１つの伝播遅延が調整される請求項１に記載 の方法。 12．直角位相変調を用いた自動同調型無線トランシーバであって、デジタル部分 (10)と、Ｄ／Ａコンバータ(12,14)と、ＩＱ変調器(32)と、ＴＲＸループミクサ( 44)と、受信ミクサ(56)と、バンドパスフィルタ(60)と、ＲＳＳＩ指示器(22)と を備えた無線トランシーバにおいて、 （ｉ）ＩＱ同調部分(20)と、 （ii）調整可能な周波数応答を有し、そしてＩＱ同調手段(20)に応答する部 品(34,46,56,60)であって、同調段階中に公称周波数信号がデジタル部分(10)か らＴＲＸループ(44)を経てＲＳＳＩ指示器(22)へ伝播するのを防止するために設 けられた部品と、 （iii）ＩＱ同調部分(20)に応答する同調可能な部品(16,18,24,26,32,70-74 )であって、ブランチＩ及びＱの振幅及び／又は位相に影響する少なくとも１つ のパラメータを、ＲＳＳＩ指示器(22)で指示される信号強度が同調段階中に本質 的にその最小値に達するように調整するために設けられた部品とを備えたことを 特徴とする無線トランシーバ。 13．調整可能な周波数応答を有する上記部品（ii）は、ＩＱ変調器(34)の局部発 振器である請求項１２に記載の無線トランシーバ。 14．調整可能な周波数応答を有する上記部品（ii）は、ＴＲＸループ(40)の局部 発振器である請求項１２に記載の無線トランシーバ。 15．調整可能な周波数応答を有する上記部品（ii）は、受信ミクサ(56)の局部発 振器である請求項１２に記載の無線トランシーバ。 16．調整可能な周波数応答を有する上記部品（ii）は、バンドパスフィルタ(60) である請求項１２に記載の無線トランシーバ。 17．上記同調可能な部品（iii）は、少なくとも１つのＤ／Ａコンバータ(12,14) のデジタル入力信号に追加されるデジタル修正データ(K1,K2)である請求項１２ に記載の無線トランシーバ。 18．上記同調可能な部品（iii）は、信号Ｉ又はＱの振幅の少なくとも１つを調 整する電圧又は電流制御増幅器(16,18)である請求項１２に記載の無線トランシ ーバ。 19．上記同調可能な部品（iii）は、ＩＱ変調器(32)の局部発振器(LO)である請 求項１２に記載の無線トランシーバ。 20．上記同調可能な部品（iii）は、信号Ｉ及びＱに対応するビット流(Ｄ_I，Ｄ_Q )の少なくとも１つのタイミングを調整するデジタル加算器である請求項１２に 記載の無線トランシーバ。 21．上記同調可能な部品（iii）は、信号Ｉ及びＱの経路上の全通過フィルタ(70 -74）である請求項１２に記載の無線トランシーバ。