JP2001119298A - 広帯域ディジタル受信機 - Google Patents

広帯域ディジタル受信機

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JP2001119298A
JP2001119298A JP29646699A JP29646699A JP2001119298A JP 2001119298 A JP2001119298 A JP 2001119298A JP 29646699 A JP29646699 A JP 29646699A JP 29646699 A JP29646699 A JP 29646699A JP 2001119298 A JP2001119298 A JP 2001119298A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】希望局と干渉局からの電波信号を同時に受信し
た時の両者の信号レベル比が大きい場合、受信機各部の
回路は十分なダイナミックレンジを持つ必要があり、A
GCアンプ6出力をディジタル化するA/D変換器7に
は大きなダイナミックレンジが要求されるが、現状では
非常に高価、大型で消費電流も大きい。 【解決手段】A/D変換器7の出力から、信号検出回路
8で最大電力の信号を検出し、減算器13でAGCアン
プ6出力とD/A変換器10でアナログ化した前記最大
電力信号との差を求め、その出力をA/D変換器15で
ディジタル化してチャネル分離し復調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技成分野】本発明は、ディジタル移動体
通信で使用される受信機において、受信信号を広帯域の
ままA/D変換する場合に、性能劣化なく小型で安値な
A/D変換器を使用できる広帯域ディジタル受信機に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、ディジタル回路技術の発達によ
り、アナログ回路で実現していた機能をディジタル回路
で実現する例が増えている。ディジタル回路で機能を実
現した場合、特性のハラッキがない、経年劣化がない、
調整が不要というメリットが得られる。さらに、ディジ
タル回路としてDSP等のプログラマブルなテバイスを
用いた場合、ソフトウェアによって機能が記述されるの
で、修正、変更が容易であるというメリットも得られ
る。ディジタル携帯電話等の移動体通信の分野において
もディジタル回路への移行は進んでおり、究極の例とし
て通信機能のほとんとをソフトウェアで実現するソフト
ウェア無線機(Joe Mitola,"The Software Radio Archi
tecture",IEEE Communication Magazine May 1995 Vo
l.33 No.5)が提案されている。
【0003】図3は、一般にアナログ回路で行うチャネ
ル分離を、ディジタル回路で行うようにした従来の広帯
域ディジタル受信機の一例を示す構成概要である。ここ
で、広帯域ディジタル受信機とは、RF帯あるいはIF
帯において、広帯域信号をそのままA/D変換し、チャ
ネル分離以降の処理をディジタル回路で行う受信機であ
る。(関連特許出願:“ディジタル無線周波受信機”特
願昭61-504791)同図に示すように、この受信機は、無
線電波を受信するアンテナ1と、帯域制限を行うRFバ
ンドパスフィルタ2と、IF信号に周波数変換して帯域
制限を施すためのミキサ3とローカル信号発振器4とI
Fバンドパスフィルタ5と、IF信号増幅用のAGCア
ンプ6と、アナログのIF受信信号をディジタルに変換
するA/D変換器7と、所望のチャネル帯域を分離する
チャネル分離器16と、該チャネル分離器出力信号から
データ信号を復調する復調器17とで構成される。
【0004】図3において、まず、アンテナ1で受信さ
れた受信信号は、RFバンドパスフィルタ2に入力され
て必要な帯域制限を受ける。ここで言う必要な帯域とは
該広帯域ディジタル受信機が受信可能なバンド幅であ
り、通常使用されるシステムのサーヒスバンド帯域に一
致する。RFバンドパスフィルタ2の通過帯域幅をWと
する。次に、RFバンドパスフィルタ2で帯域制限を受
けた受信信号(RF信号)は、ミキサ3とローカル発振
器4とIFバンドパスフィルタ5により周波数変換及び
帯域制限を施されてIF信号となる。バンドパスフィル
タ5の帯域幅すなわちIF信号の帯域幅はWである。該
IF信号はAGCアンプ6で増幅された後、A/D変換
器7で広帯域ディジタル信号に変換される。前記AGC
アンプ6の増幅率は、A/D変換器7への入力信号が該
A/D変換器7の最大入力レヘルを越えない範囲で最大
になるようにフィードバック制御される。変換された広
帯域ディジタル信号はチャネル分離器16で所望の狭帯
域(チャネル帯域)ディジタル信号に分離される。ここ
での狭帯域(チャネル帯域)は、例えばPDC800MH
z方式携帯電話では25kHzの帯域幅である。チャネ
ル分離されたチャネル帯域ディジタル信号は、復調器1
7においてシステムの変調方式(PDC800MHz方式
携帯電話ではπ/4QPSK)に応じて復調され、テー
タ信号となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】通常、移動体通信の基
地局に対するエリア内の複数の移動局の位置関係は時々
刻々と変化しするので、希望局と干渉局からの電波信号
を同時に受信した際の両者の入力信号のレベル比が非常
に大きくなる場合がある。そのため、受信機各部の回路
は、十分なダイナミックレンジを持つ必要があり、前記
広帯域ディジタル受信機では、A/D変換器7に要求さ
れる入力ダイナミックレンジは大きな値を要求されるた
め、変換ビット数を大きくしなければならい。しかしな
がら、広帯域ディジタル受信機に必要なサンプリング速
度で大きなダイナミックレンジのA/D変換器は、現状
では非常に高価、大型で消費電流も多くなってしまうと
いう問題があった。本発明は、以上説明したような従来
の広帯域ディジタル受信機の問題点を解決するためにな
されたものであって、性能劣化を起こすことなくA/D
変換器に要求されるダイナミックレンジ(量子化ビット
数)を低減して、安価で小型のA/D変換器を使用でき
る広帯域ディジタル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】上記課題を解決するた
め、本発明においては、広帯域の受信信号を増幅するA
GC増幅手段と、前記AGC増幅手段の出力信号をディ
ジタル変換するA/D変換手段と、前記A/D変換手段
の出力から所望のチャネル帯域を分離するチャネル分離
手段と、前記チャネル分離手段の出力信号を復調する復
調手段で構成される広帯域ディジタル受信機において、
前記A/D変換手段の出力信号の中から最大電力の信号
を検出する検出手段と、前記検出手段の出力をアナログ
信号に変換するD/A変換手段と、前記AGC増幅手段
の出力と前記D/A変換手段の出力信号との減算を行う
減算手段と、前記減算手段の出力を増幅する第2のAG
C増幅手段と、前記第2のAGC増幅手段の出力信号を
ディジタル変換する第2のA/D変換手段とを、前記チ
ャネル分離手段の前段に接続したことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態に基づいて説明する。図1は、本発明に係わる広
帯域ディジタル受信機の実施の一形態例を示す構成概要
図である。同図に示すように、本受信機は、無線電波を
受信するアンテナ1と、帯域制限を行うRFバンドパス
フィルタ2と、受信信号をIF信号に周波数変換し帯域
制限を施すためのミキサ3とローカル信号発振器4とI
Fバンドパスフィルタ5と、増幅用のAGCアンプ6
と、アナログ受信信号をディジタルに変換するA/D変
換器7と、信号電力が最大の受信信号を検出する最大信
号検出器8と、不要波を除去するバンドパスフィルタ9
と、ディジタル信号をアナログに変換するD/A変換器
10と、イメージ信号を除去するローパスフィルタ11
と、切替器12と、2信号の差を出力する減算器13
と、増幅用の第2のAGCアンプ14と、第2のA/D
変換器15と、所望のチャネル帯域を分離するチャネル
分離器16と、チャネル信号を復調する復調器17とで
構成される。
【0008】本発明に係わる上記構成の広帯域ディジタ
ル受信機は、図3の従来の受信機におけるA/D変換器
7とチャネル分離器16との間に、本発明の特徴となる
信号処理手段を挿入した構成となっているので、図3と
共通する回路の説明は省略する。図1において、A/D
変換器7でA/D変換された広帯域ディジタル信号は、
最大信号検出回路8において信号電力が最大の信号の周
波数と帯域幅とが特定される。前記最大信号検出回路8
における最大信号の検出方法は、例えばFFT(高速フ
ーリエ変換)なとが利用できる。前記最大信号検出回路
8の出力信号は、バンドパスフィルタ9において不要波
が除去される。該バンドパスフィルタ9はDSP等の信
号処理回路で定義されるディジタルフィルタであり、検
出された最大信号の周波数成分のみを通過させるよう、
ソフトウェアにより容易に適応的に制御される。前記バ
ンドパスフィルタ9の出力は、前記A/D変換器7でA
/D変換された広帯域ディジタル信号に含まれる信号の
うち、最大レベルの信号のレプリカとなる。
【0009】前記バンドパスフィルタ9の出力信号は、
D/A変換器10によりアナログ信号に変換され、ロー
パスフィルタ11でイメージ信号が除去された後、切替
器12を介して減算器13に入力する。前記減算器13
においては、前記A/D変換器7の入力信号と前記ロー
パスフィルタ11出力信号との減算処理が行われる。但
し、最大信号検出回路8において検出した最大信号の周
波数が希望局信号の周波数と一致する場合は、前記切替
器12におけるローパスフィルタ11と減算器13間の
接続を断としてAGCアンプ6の出力をそのまま第2の
AGCアンプ14に供給することになる。前記減算器1
3の出力信号は、第2のAGCアンプ14で増幅された
後、第2のA/D変換器15で再ひ広帯域ディジタル信
号に変換される。前記第2のAGCアンプ14の増幅率
は、第2のA/D変換器15への入力信号が該第2のA
/D変換器15の最大入力レヘルを越えない範囲で最大
になるようにフィードバック制御される。
【0010】図2は、干渉局が近く、希望局が遠くにあ
る場合の、本発明の広帯域ディジタル受信機各部の周波
数スペクトルで、同図(a)はA/D変換器7の入力信
号(受信信号)のスペクトル図であり、同図(b)はロ
ーパスフィルタ11の出力信号のスペクトル図であり、
同図(c)は第2のA/D変換器15の入力信号のスペ
クトル図である。同図をもとに、本発明の詳細を説明す
る。図2(a)に示すように、受信信号の干渉信号レベ
ルは、希望信号レベルに比べて非常に大きい。そして、
AGCアンプ6の増幅率は、A/D変換器7への入力信
号が、そのA/D変換器7の最大入力レヘルを越えない
範囲で最大になるようにフィードバック制御されるの
で、前記A/D変換器7のダイナミックレンジが小さい
場合、希望信号は量子化ノイズに消されてしまう。この
ため、A/D変換器7から最大信号検出回路8に出力さ
れるディジタル信号には、干渉信号と量子化雑音のみが
含まれることになる。ここでは、干渉信号が1波で、且
つその信号電力が最大であると仮定する。前記最大信号
検出回路8では、この干渉信号の周波数を特定し、バン
ドパスフィルタ9に出力する。前記バンドパスフィルタ
9においては、その特性を変化させて干渉信号の周波数
成分を取り出すことにより、A/D変換器7の量子化雑
音を抑圧したダイナミックレンジの大きな干渉信号のレ
フリカを得ることができる。従って、D/A変換器10
の出力信号は、干渉信号と抑圧された量子化雑音信号で
ある。ただし、前記D/A変換器10は、向上したダイ
ナミックレンジに対応する分解能(量子化ビット数)に
対応していなければならない。
【0011】図2(b)に示すように、前記D/A変換
器10の出力信号をローパスフィルタ11に通した後の
アナログ信号のスペクトルは、ダイナミックレンジの大
きな干渉信号のレブリカが得られる。そして、減算器1
3において、前記A/D変換器7への入力信号から、前
記干渉信号のレプリカ(ローパスフィルタ11の出力信
号)を減算することによって干渉信号を抑圧することが
できる。第2のAGCアンプ14の出力信号(第2のA
/D変換器15入力信号)のスペクトルを図2(c)に
示す。干渉信号が抑圧されているので、希望信号は第2
のAGCアンプ14で増幅された後、量子化雑音に消さ
れることなく第2のA/D変換器15で再度ディジタル
信号に変換される。
【0012】上記の動作によって、ディジタル信号に変
換された広帯域受信信号はチャネル分離器16で所望の
チャネルの信号のみが分離される。チャネル分離された
狭帯域(チャネル帯域)ディジタル信号は、復調器17
においてシステムの変調方式(例えばPDC800MHz
方式携帯電話ではπ/4QPSK)に応して復調され、
データ信号となる。
【0013】なお、上記説明では、干渉信号が1波で、
且つその電力が最大であると仮定したが、干渉波が複数
存在する場合は、希望信号以外の電力の大きな複数の干
渉信号をFFTなどを用いた検出回路により特定し、そ
れらを通過させる複数のバンドパスフィルタを用いて複
数の干渉信号の合成信号のレプリカを作成することによ
り対処できる。また、本発明では、従来方式に比べて量
子化ビット数の少ないA/D変換器を用いて構成できる
が、反面、量子化ビット数の大きなD/A変換器が必要
である。しかし、サンプリング速度が同じならば、A/
D変換器に比べて、D/A変換器は量子化ビット数の向
上が容易であることから、D/A変換器を含む回路の増
加を考慮しても装置の小型化・低コスト化において有利
な方式であるといえる。
【0014】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成する
ので、従来方式に比べて干渉信号を減衰させることがで
き、A/D変換器に要求されるダイナミックレンジを小
さくすることが可能となり、広帯域ディジタル受信機の
コスト・消費電流の低減及び小型化を実現する上で大き
な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる広帯域ディジタル受信機の実施
の一形態例を示す構成概要図。
【図2】図1の広帯域ディジタル受信機の各部の信号の
スペクトル、(a)は、A/D変換器7の入力信号のス
ペクトル、(b)は、ローパスフィルタ11の出力信号
のスペクトル、(c)は、第2のA/D変換器15の入
力信号のスペクトル。
【図3】従来の広帯域ディジタル受信機の一例を示す構
成概要図。
【符号の説明】
1・・アンテナ、 2・・RFバンドパスフィルタ、
3・・ミキサ、4・・ローカル信号発振器、 5
・・IFバンドパスフィルタ、6・・AGCアンプ、
7・・A/D変換器、 8・・最大信号検出器、9・・
バンドパスフィルタ、 10・・D/A変換器、1
1・・ローパスフィルタ、 13・・減算器、14
・・第2のAGCアンプ、 15・・第2のA/D変
換器、16・・チャネル分離器、 17・・復調

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 広帯域の受信信号を増幅するAGC増幅
    手段と、前記AGC増幅手段の出力信号をディジタル変
    換するA/D変換手段と、前記A/D変換手段の出力か
    ら所望のチャネル帯域を分離するチャネル分離手段と、
    前記チャネル分離手段の出力信号を復調する復調手段で
    構成される広帯域ディジタル受信機において、前記A/
    D変換手段の出力信号の中から最大電力の信号を検出す
    る検出手段と、前記検出手段の出力をアナログ信号に変
    換するD/A変換手段と、前記AGC増幅手段の出力と
    前記D/A変換手段の出力信号との減算を行う減算手段
    と、前記減算手段の出力を増幅する第2のAGC増幅手
    段と、前記第2のAGC増幅手段の出力信号をディジタ
    ル変換する第2のA/D変換手段とを、前記チャネル分
    離手段の前段に接続したことを特徴とする広帯域ディジ
    タル受信機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004023358A (ja) * 2002-06-14 2004-01-22 Denso Corp 統合通信装置

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