JP3484980B2 - 無線受信機 - Google Patents

無線受信機

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JP3484980B2
JP3484980B2 JP17523698A JP17523698A JP3484980B2 JP 3484980 B2 JP3484980 B2 JP 3484980B2 JP 17523698 A JP17523698 A JP 17523698A JP 17523698 A JP17523698 A JP 17523698A JP 3484980 B2 JP3484980 B2 JP 3484980B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/18Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/233Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation
    • H04L27/2338Demodulator circuits; Receiver circuits using non-coherent demodulation using sampling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無線受信機に関し,
特に異なった周波数の複数のチャネルを受信可能な無線
受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、携帯電話やモバイルコンピュ
ータ等のさまざまな無線受信機が提供されている。ま
た、最近では、ソフトウェアラジオシステムが考案さ
れ、開発が進められている。
【0003】このソフトウェアラジオシステムは、同一
の装置が、ソフト的な変更によって、異なった周波数
や、異なった通信方式で通信を行えるという特徴を有し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、無線受信
機、特に携帯型の無線受信機においては、その消費電力
を低減することが重要な課題であり、低消費電力の無線
受信機の開発が望まれている。
【0005】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、低消費電力の無線受信機を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、異なった周波数の複数のチャネルを受信
可能であり、ディジタル信号処理によって受信チャネル
を選択可能である受信機において、受信するチャネル周
波数によって、データレートを低減することによって、
消費電力を下げる。
【0007】消費電力は、携帯電話、モバイルコンピュ
ータなどで重要な問題であり、信号処理においては、そ
のクロックを低減することによって、消費電力を低減で
きることは周知の事実である。本発明においては、デー
タレートを低減することによって、信号処理に必要なク
ロックを低減し、消費電力を低減する効果を上げる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0009】図1は、本発明による無線受信機の一実施
の形態の主要部の概略ブロック図である。
【0010】図1を参照すると、本実施の形態の無線受
信機は、入力信号の帯域を制限するアナログフィルタ1
01と、入力信号をサンプリングしてディジタル信号に
変換するA/D変換器102と、A/D変換器102に
サンプリングクロックを供給する発振器103と、信号
処理部104とを有する。
【0011】信号処理部104は、DSPまたはCPU
とROMとRAMとで構成し、ソフトウェアで実現して
もよいし、ゲートアレイまたはFPGAなどのロジック
で構成し、ハードウェアで実現してもよい。
【0012】信号処理部104は、A/D変換器102
から受けたディジタルデータ118を直交復調する直交
復調部105と、直交復調後のI、Q信号のデータレー
トを変換する第1のデータレート変換部110と、受信
したいチャネルを取り出すディジタルフィルタ部111
と、第2のデータレート変換部112と、復調部113
と、デコードなどの従来からある信号処理を行う次段信
号処理部114と、制御部115とで構成される。
【0013】また、直交復調部105は、ミキサー10
6および107と、ディジタル発振器109と、π/2
シフト部108とで構成される。
【0014】図2(a)〜(g)および図3(a)〜
(g)は、図1に示した実施の形態における可変サンプ
リング周波数低減方法を説明する図である。
【0015】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
【0016】受信可能周波数帯Bの範囲内のいくつかの
異なったチャネルを受信可能な無線受信機において、受
信可能な帯域B内の、ある周波数fIFn(n:任意の
数)を受信する場合の動作について、受信部の一部の構
成を図1に示し説明する。
【0017】アナログ入力信号116は、まずアナログ
フィルタ101によって帯域制限される。このアナログ
フィルタ101は、受信可能な周波数帯Bを通過するフ
ィルタである。
【0018】次に、帯域制限された信号117は、発振
器103で発生されたサンプリング周波数fsのサンプ
リングクロックによって、A/D変換器102において
サンプリングされ、量子化される。ナイキストの定理に
より、このサンプリング周波数fsは、受信可能帯域B
の2倍以上の周波数である必要がある。このとき、信号
118のデータレートはサンプリング周波数fsであ
る。
【0019】信号処理部104は、ソフトウェア構成の
場合にはDSPまたはCPUとROMとRAMとで構成
され、ロジック構成の場合には同様の機能をゲートアレ
イまたはFPGAなどで構成される。
【0020】A/D変換器102によってサンプリング
された信号118(データレートfs)は、信号処理部
104に入る。
【0021】まず、制御部115は、受信する周波数f
IFnを直交復調するために、ミキサー106および1
07とディジタル発振器109とπ/2シフト部108
とで構成される直交復調部105を制御する。具体的に
は、ディジタル発振器109を制御して、周波数をfI
Fnに設定する。
【0022】直交復調後のI、Q信号119、120
は、第1のデータレート変換部110に入る。この第1
のデータレート変換部110においては、制御部115
の制御の基に、受信する周波数fIFnの情報に基づい
て、データレート変換を行い、出力信号121、122
のデータレートはfsn(n:任意の数)になる。
【0023】次に、チャネルフィルタの役割をするディ
ジタルフィルタ111を通過した信号123、124
は、第2のデータレート変換部112に入力される。制
御部115は、第2のデータレート変換部112の出力
信号125、126がデータレートfsa0となるよう
に、第2のデータレート変換部112を制御する。この
ときfsa0は、受信に必要な帯域B0に対してナイキ
スト条件を満たす必要がある。この場合は、信号がベー
スバンドに落ちているため、fsa0はB0以上という
条件になる。
【0024】これらの信号125、126は復調部11
3に入力されて復調が行われ、復調後の信号127は、
次段信号処理部114に渡される。この次段信号処理部
114は、従来からある既存の信号処理部であって、構
成要素は、信号フォーマットによる制御や、復号、音声
再生などである。そして、次段信号処理部114は、
音、光、音声、FAXデータ、LCDデータ、PCデー
タなどを出力する。
【0025】ところで、第2のデータレート変換部11
2におけるデータレート変換は、ディジタルフィルタ1
11内で行われるようにしてもよい。
【0026】図2(a)〜(g)は、図1に示した実施
の形態における可変サンプリング周波数低減方法を説明
する図である。
【0027】本装置において、受信可能な帯域Bを通過
帯域に含むアナログフィルタの特性と、各々の受信チャ
ネル周波数fIF1、fIF2を図2(a)に示す。
【0028】また、他チャネルによる干渉や、雑音を充
分に切るための条件として、これ以上離れた周波数で充
分な減衰が得られるアナログフィルタ101の減衰帯域
Baを表す。ここで言う充分な減衰とは、後に述べる折
り返し雑音が、必要な受信信号にかぶって、感度を劣化
させる影響を及ぼさなくなるレベルである。
【0029】各々が受信する周波数は、周波数fIF
1、fIF2であり、充分な減衰帯域が得られる周波数
とfIF1との大きい方の周波数離れをB1で表す。ま
た、ナイキストの定義により、受信可能帯域Bの2倍以
上であることが必要なA/D変換におけるサンプリング
周波数fsも示している。
【0030】図2(b)では、直交復調部105におい
て、受信周波数fIF1をベースバンドに落とす図を示
している。I、Q信号119、120とも、周波数変化
は同じであるので、別々には示していない。
【0031】図2(c)では、第1のデータレート変換
部110において、データレートをfs1に変更した信
号である信号121、122を示している。折り返し雑
音は、一般的な定義であり、ディジタル信号処理におい
ては、ナイキスト定義に入らない、サンプリング周波数
の1/2以上の周波数は、折り返し雑音となる。つま
り、図2(c)において、折り返し雑音が受信に必要な
通過帯域B0にかからないようにfs1を設定する必要
がある。このとき、図2(a)、(b)に示した減衰域
との周波数離れB1が支配的になるため、fsn1は、
数1の条件を満たす必要がある。
【0032】
【数1】fs1≧B1+B0/2 ここで、B0は必要な通過帯域である。
【0033】図2(d)は、ディジタルフィルタ111
で必要な帯域B0を取り出し、第2のデータレート変換
部112で、データレートをfsa0に変換した場合の
図である。
【0034】既にディジタルフィルタ111で帯域制限
したため、サンプリングレートをB0の2倍以上である
fsa0まで下げても折り返し雑音の影響はない。この
信号が、信号125、126であり、復調部113へ送
られる。
【0035】次に、図2(e)に示すfIF2の受信に
ついて記述する。このとき、fIF1の場合と同様に、
アナログフィルタ101の減衰周波数までの周波数離れ
で、大きい方をB2とする。
【0036】直交復調を行い、ベースバンドに周波数を
変換し、サンプリング周波数を図2(f)に示すように
fs2に落とすと、図2(f)に示すような折り返し雑
音が生じる。この折り返し雑音がfIF2の必要な周波
数帯域B0に入らないように設定するには、サンプリン
グ周波数fs2は、数2の条件を満たす必要がある。
【0037】
【数2】fs2≧B2+B0/2 ここで、B0は必要な通過帯域である。
【0038】図2(g)は、ディジタルフィルタ111
で必要な帯域B0を取り出し、第2のデータレート変換
部112で、データレートをfsa0に変換した場合の
図である。
【0039】既にディジタルフィルタ111で帯域制限
したため、サンプリングレートをfsa0まで下げても
折り返し雑音の影響はない。この信号が、信号125、
126であり、復調部113へ送られる。
【0040】これらの結果より、ディジタルフィルタ1
11に入力されるデータ121、122のデータレート
fs1、fs2を下げるために、各々の受信周波数fI
F1、fIF2に基づいて、変更することが有効である
ことが分かる。
【0041】図3(a)〜(g)は、図1に示した実施
の形態における可変サンプリング周波数低減方法を説明
する図である。
【0042】まず、図3(a)に示しているのは、受信
可能帯域Bを含むアナログフィルタ帯域と、ナイキスト
の定義により、受信可能帯域Bの2倍以上のA/D変換
におけるサンプリング周波数fsである。ここで、受信
する周波数fIF3は、アナログフィルタの充分な減衰
帯域Ba(≧受信可能帯域B)の中心である。
【0043】図3(b)では、直交復調部105におい
て、受信周波数fIF3をベースバンドに落としたI、
Q信号119、120を示している。
【0044】図3(c)では、第1のデータレート変換
部110において、データレートをfs3に変更した信
号121、122を示している。つまり、図3(c)に
おいて、折り返し雑音が必要な通過帯域B0にかからな
いようにfs3を設定しようとすると、fs3は、数3
の条件を満たす必要がある。
【0045】
【数3】fs3≧(Ba+B0)/2 ここで、Baはアナログフィルタが充分に雑音を切れな
い帯域であり、B0は必要な通過帯域である。
【0046】図3(d)は、ディジタルフィルタ111
で必要な帯域B0を取り出し、第2のデータレート変換
部112で、データレートをfsa0に変換した場合の
図である。
【0047】既にディジタルフィルタ111で帯域制限
し、またfsa0はB0以上の周波数であるため、サン
プリングレートをfsa0まで下げても影響はない。こ
の信号が、信号125、126であり、復調部113へ
送られる。
【0048】次に、図3(e)における受信する周波数
fIF4は、アナログフィルタ101の受信可能帯域B
の一番端のチャネルである。
【0049】図3(f)では、直交復調部105におい
て、受信周波数fIF4をベースバンドに落とし、更
に、また、データレート変換部110において、データ
レートをfs4に変更した信号121、122を示して
いる。図3(c)と同様に折り返し雑音が示されてい
る。つまり、図3(f)において、折り返し雑音が必要
な通過帯域B0にかからないようにfs4を設定する条
件は数4で示される。
【0050】
【数4】fs4≧(Ba+B)/2 ここで、Baはアナログフィルタが充分に雑音を切れな
い帯域であり、Bは受信可能な全通過帯域である。
【0051】図3(g)は、ディジタルフィルタ111
で必要な帯域を取り出し、第2のデータレート変換部1
12で、データレートをfsa0に変換した場合の図で
ある。
【0052】既にディジタルフィルタ111で帯域制限
したため、サンプリングレートをfsa0まで下げても
影響はない。この信号が、信号125、126であり、
復調部113へ送られる。
【0053】これらの結果より、ディジタルフィルタ1
11に入力するデータのサンプリング周波数fs3、f
s4は、異なる受信周波数fIF3、fIF4に依存し
て変更でき、個々にディジタルフィルタの動作周波数を
低減することが出来ることが分かるが、この例におい
て、受信周波数fIF3、fIF4の条件によるデータ
レートfs3,fs4は、それぞれ、最小、最大のサン
プリング周波数の条件である。また、サンプリングの条
件が最大になる受信周波数fIF4の条件については、
受信可能帯域の最も小さいチャネルでも、最も大きいチ
ャネルでも同様である。
【0054】図4は、本発明による無線受信機の別の実
施の形態の主要部の概略ブロック図である。
【0055】図4を参照すると、本実施の形態の無線受
信機は、入力信号の帯域を制限するアナログフィルタ4
01と、入力信号をサンプリングしてディジタル信号に
変換するA/D変換器402と、A/D変換器402に
サンプリングクロックを供給する発振器403と、信号
処理部404とを有する。
【0056】信号処理部404は、DSPまたはCPU
とROMとRAMとで構成し、ソフトウェアで実現して
もよいし、ゲートアレイまたはFPGAなどのロジック
で構成し、ハードウェアで実現してもよい。
【0057】信号処理部404は、A/D変換器402
から受けたディジタルデータ416をダウンコンバージ
ョンするダウンコンバージョン部405と、ダウンコン
バージョン後の信号のデータレートを変換する第1のデ
ータレート変換部408と、受信したいチャネルを取り
出すディジタルフィルタ部409と、第2のデータレー
ト変換部410と、復調部411と、デコードなどの従
来からある信号処理を行う次段信号処理部412と、制
御部413とで構成される。
【0058】また、ダウンコンバージョン部405は、
ミキサー406とディジタル発振器407とで構成され
る。
【0059】図5(a)〜(d)は、図4に示した実施
の形態における可変サンプリング周波数低減方法を説明
する図である。
【0060】以下、本実施の形態の動作について説明す
る。
【0061】受信可能周波数帯Bの範囲内のいくつかの
異なったチャネルを受信可能な無線受信機において、受
信可能な帯域B内の、ある周波数fIFn(n:任意の
数)を受信する場合の動作について、受信部の一部の構
成を図4に示し説明する。
【0062】アナログ入力信号414は、まずアナログ
フィルタ401によって帯域制限される。このアナログ
フィルタ401は、受信可能な周波数帯Bを通過するフ
ィルタである。
【0063】次に、帯域制限された信号415は、発振
器403で発生されたサンプリング周波数fsのサンプ
リングクロックによって、A/D変換器402において
サンプリングされ、量子化される。ナイキストの定理に
より、このサンプリング周波数fsは、受信可能帯域B
の2倍以上の周波数である必要がある。このとき、信号
416のデータレートはサンプリング周波数fsであ
る。
【0064】信号処理部404は、ソフトウェア構成の
場合にはDSPまたはCPUとROMとRAMとで構成
され、ロジック構成の場合には同様の機能をゲートアレ
イまたはFPGAなどで構成される。
【0065】A/D変換器402によってサンプリング
された信号416(データレートfs)は、信号処理部
404に入る。
【0066】まず、制御部413は、受信する周波数f
IFnをダウンコンバージョンするために、ミキサー4
06とディジタル発振器407とで構成されるダウンコ
ンバージョン部405を制御する。具体的には、ディジ
タル発振器407を制御して、周波数をfIFn−fI
F0またはfIFn+fIF0に設定する。このとき、
fIF0は、復調部411において復調のために必要と
される周波数である。
【0067】この結果、ダウンコンバージョン後の信号
417はfIF0になる。この信号417が、第1のデ
ータレート変換部408に入る。ここで、制御部413
は,受信する周波数fIFnの情報に基づいて、データ
レート変換を行い、出力信号418のデータレートはf
sbn(n:任意の数)になる。
【0068】次に、チャネルフィルタの役割をするディ
ジタルフィルタ409を通過した信号419は、第2の
データレート変換部410に入力される。制御部413
は、第2のデータレート変換部410の出力信号420
がデータレートfsb0となるように、第2のデータレ
ート変換部410を制御する。このときfsb0は、信
号420の周波数fIF0および受信に必要な帯域B0
に対してナイキスト条件を満たす必要がある。この場合
は、fsb0≧2×(fIF0+B0/2)という条件
になる。
【0069】信号420は復調部411に入力されて復
調が行われ、復調後の信号421は、次段信号処理部4
12に渡される。この次段信号処理部412は、従来か
らある既存の信号処理部であって、構成要素は、信号フ
ォーマットによる制御や、復号、音声再生などである。
そして、次段信号処理部412は、音、光、音声、FA
Xデータ、LCDデータ、PCデータなどを出力する。
【0070】ところで、第2のデータレート変換部41
0におけるデータレート変換は、ディジタルフィルタ4
09内で行われるようにしてもよい。
【0071】図5(a)〜(d)は、図4に示した実施
の形態における可変サンプリング周波数低減方法を説明
する図である。
【0072】まず、図5(a)に示しているのは、受信
可能帯域Bを含むアナログフィルタ帯域と、ナイキスト
の定義により、受信可能帯域BBの2倍以上のA/D変
換におけるサンプリング周波数fsと、受信する周波数
fIF5である。
【0073】図5(b)では、ダウンコンバージョン部
405において、受信周波数fIF5を復調のために必
要な周波数fIF0に落とした信号417を示してい
る。
【0074】図5(c)では、第1のデータレート変換
部408において、データレートをfs5に変更した信
号である信号418を示している。つまり、図5(c)
において、折り返し雑音が受信に必要な通過帯域B0に
かからないようにfs5を設定する必要がある。
【0075】図5(d)は、ディジタルフィルタ409
で必要な帯域B0を取り出し、第2のデータレート変換
部410で、データレートをfsb0に変換した場合の
図である。
【0076】既にディジタルフィルタ409で帯域制限
してあり、また、fsb0は、fsb0≧2×(fIF
0+B0/2)の条件を満たす周波数であるため、サン
プリングレートをfsb0まで下げても折り返し雑音の
影響はない。この信号が、信号420であり、復調部4
11へ送られる。
【0077】なお、本発明では、複数のチャネル周波数
を含む装置を前提としているため、FDMAと考えられ
るが、実際にはCDMAを行うチャネルや、TDMAを
行うチャネルをもその同時受信可能帯域に含むことがで
きる。
【0078】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異なった周波数の複数のチャネルを受信可能であり、デ
ィジタル信号処理によって受信チャネルを選択可能であ
る無線受信機において、受信するチャネル周波数によっ
てデータレートを低減することによって、消費電力を下
げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による無線受信機の一実施の形態の主要
部の概略ブロック図である。
【図2】(a)〜(g)は、図1に示した実施の形態に
おける可変サンプリング周波数低減方法を説明する図で
ある。
【図3】(a)〜(g)は、図1に示した実施の形態に
おける可変サンプリング周波数低減方法を説明する図で
ある。
【図4】本発明による無線受信機の別の実施の形態の主
要部の概略ブロック図である。
【図5】(a)〜(d)は、図4に示した実施の形態に
おける可変サンプリング周波数低減方法を説明する図で
ある。
【符号の説明】
101、401 アナログフィルタ 102、402 A/D変換器 103、403 発振器 104、404 信号処理部 105 直交復調部 405 ダウンコンバージョン部 106、107、406 ミキサー 108 π/2シフト部 109、407 ディジタル発振器 110、408 第1のデータレート変換部 111、409 ディジタルフィルタ 112、410 第2のデータレート変換部 113、411 復調部 114、412 次段信号処理部 115、413 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−231417(JP,A) 特開 平6−338796(JP,A) 特開 平6−21988(JP,A) 特開 平5−183450(JP,A) 特開 平5−136780(JP,A) 特開 平4−286248(JP,A) 特開 平3−66244(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 1/12 H04B 1/16 H04L 27/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のチャネル周波数を受信することが
    可能な無線受信機において、 受信信号をA/D変換するA/D変換器と、 該A/D変換器によってディジタル変換された信号を直
    交復調する直交復調部と、 該直交復調部によって直交復調された複数のチャネル周
    波数を含む信号のデータレートを変換するデータレート
    変換部と、 該データレート変換部によってデータレートを変換され
    た信号を復調する復調部と を備えたことを特徴とする無線受信機。
  2. 【請求項2】 複数のチャネル周波数を受信することが
    可能な無線受信機において、 受信信号をA/D変換するA/D変換器と、 該A/D変換器によってディジタル変換された信号をダ
    ウンコンバージョンするダウンコンバージョン部と、 該ダウンコンバージョン部によってダウンコンバージョ
    ンされた複数のチャネル周波数を含む信号のデータレー
    トを変換するデータレート変換部と、 該データレート変換部によってデータレートを変換され
    た信号を復調する復調部と を備えたことを特徴とする無線受信機。
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