JP2002190748A - 受信器の干渉イミュニティを向上させる方法および装置 - Google Patents
受信器の干渉イミュニティを向上させる方法および装置Info
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Abstract
電力しきい値を満たすか上回る場合に、低雑音増幅器を
バイパスすることによって、受信器の成分のインタセプ
ト点を上げる。代替の解決手段は、RF電力検出器を用
い、妨害電力の関数としてフロントエンドゲインを連続
的に制御することによって、干渉を抑えるとともに、受
信器の感度を切替可能なゲインブロックより低い信号レ
ベルで調整することができる。入力ゲインを所定量ずつ
調整し、受信器の処理装置は、IF信号電力のゲインの
変化を計測する。変化が所定量より小さい場合、CDM
A信号および妨害電力は雑音最低値を下回るので、ゲイ
ンを増加させる。IF信号電力の変化が所定量より大き
い場合、ゲインを減らして、相互変調積を小さくする。
受信器が干渉と雑音指数との最良の妥協点で動作するま
で続ける。
Description
る。特に、本発明は、通信用受信器の干渉イミュニティ
(immunity. 対雑音障害性)を向上させることに関す
る。
ステムが実施されている。このようなシステムは、高度
移動電話システム(AMPS)および2種類のディジタ
ルセルラシステム、すなわち、時分割多重アクセス方式
(TDMA)および符号分割多元接続方式(CDMA)
を含む。ディジタルセルラシステムは、AMPSで起こ
る容量の問題に対処するため実施されている。
的なエリアをカバーする多数のアンテナを設けることに
よって動作する。アンテナは、本分野においてセルと呼
ばれるエリア内で放射状に広がっている。AMPSのセ
ルは分割され、CDMAのセルとは異なる。したがっ
て、あるシステムのセルに用いられるアンテナが別のシ
ステムのセル内に設置されることがよくある。同様に、
特定のシステム(AMPS、CDMAおよびTDMA)
内の所定のエリア内に、2つのサービスプロバイダが存
在することがある。多くの場合、このようなプロバイダ
は、競合相手とは異なる地理的位置にセルを設けること
になる。したがって、システム「A」を利用する無線電
話が最寄りのシステム「A」から遠く離れ、むしろシス
テム「B」の方が近い状況が起こる。このような状況
は、強度のマルチトーン干渉が存在する場合、所望の受
信信号が弱まることを意味する。
て、例えば、CDMAシステムに登録されている移動無
線電話が、別のシステムのアンテナ、例えば、AMPS
のアンテナに近づくような問題を引き起こし得る。この
場合、AMPSから送信される信号はCDMA信号を干
渉する。一方、CDMA信号は、無線電話がAMPSの
セルまたは高電力のAMPSのフォワードリンク信号に
隣接するので、無線電話によって受信される。
チトーン干渉は、ひずみ積またはスプリアス信号を発生
させる。このようなスプリアス信号が無線電話によって
用いられるCDMA帯域に発生すると、受信器および復
調器の性能を劣化させる。
よびB帯域)が競合システムを故意ではないにしても
「妨害」してしまう場合がしばしばある。セルラ搬送波
の目的は、セルを十分に設けるかまたはユーザの近傍に
設けるとともに各AMPSチャネルのFCC極限電力を
放射することによって、高いS/N比をシステムのすべ
てのユーザに提供することである。あいにく、この技術
は、搬送波を送信するシステムにとってより良好な信号
品質を提供するが、競合システムを干渉する犠牲を払
う。
ひずみは、受信器に射出された2つ以上のトーンによっ
て発生したスプリアスレベルのピーク値によって示され
る。たいてい、受信器の3番目のひずみレベルは、3番
目の入力インタセプト点またはIIP3と示される。I
IP3は、入力ツートーン電力に等しい3番目のひずみ
積を形成するために必要な(ツートーン形式の)入力電
力を意味する。図13に示されるように、増幅器のよう
な非線形要素が飽和未満の場合、IIP3を線形に補外
しさえすればよい。
信器に射出された場合、3番目のひずみ積は生じる。ト
ーン#1は、電力レベルP1(単位dBm)で周波数f1
である。トーン#2は、電力レベルP2(単位dBm)で
周波数f2である。 通常、P2はP1と等しく設定され
る。3番目のひずみ積は、電力レベルP12 で周波数2×
f1−f2、電力レベルP21 で周波数2×f2−f1
で、それぞれ生じる。P2がP1と等しい場合、スプリアス
積は等しくなるか、P12 およびP211が等しくなるはずで
ある。この場合、信号fcが電力レベルPcで射出され、
追加されたひずみが低レベル信号と等しいことを示す。
ひずみが生じた後に、f1、f2およびf21を濾波す
るフィルタがある場合、f12の電力は、さらに、fc
の信号電力を干渉する。図14の例において、CDMA
に適用するには、相互変調 P12は、−43dBmのツー
トーン電力を用いるため、−105dBmの信号電力と
等しくなければならないので、IIP3は−9dBm未
満でなければならない。
3は、下式に示される: IIP3=IM3/2+Pin (dBm ) P1=P2の場合、Pin =P1+3dB またはPin =P2+3d
B(dBm) およびIM3=P1- P12=P2- P21=P2- P12=P1-
P21(dB) である。
くの非線形要素を用いる場合、以下の等式で示される: IIP3=-10*log10[10(ケ゛イン- 要素 IIP3)/10 +10(
前段の -IIP3)/10 ] ここで、ゲイン=ゲイン:要素入力である。
を向上させる方法の1つとして、第1の非線形要素の前
段でゲインを低下させる方法がある。この場合、LNA
およびミクサはIIP3を限定する。しかしながら、干
渉することなく、感度または最低受信信号レベルを設定
する別の数量を定義する必要がある。この数量は、本分
野において雑音指数(NF)と呼ばれている。IIP3
(および干渉イミュニティ)を向上させるため、受信器
のゲインを減らした場合、NF(および弱い所望の信号
に対する感度)は劣化する。
を示し、So/Noは、出力信号対雑音比(単位dB)
を示す。
される: カスケードNF=10*log10[10(NFi/10)/10 +(1
0(NFe/10)−1)/10(ゲイン/10)] ここで、NFeは要素の雑音指数と等しく、NFiは要
素に適したカスケード雑音指数と等しく、ゲインは要素
に適した動作ゲインと等しい。
の」カスケードNFが達成できるが、上式は「最良の」
IIP3の必要条件に相反する。要素および受信器のN
FおよびIIP3によって求められた要素の場合、すべ
ての条件を満たす各要素のゲイン値が限定される。通
常、受信器は、所定の定数としてNFおよびIIP3を
用いて設計され、NFおよびIIP3の数量は両方と
も、干渉の有無に関わらず、受信器の動作の動的範囲を
設定する。各装置のゲイン、NFおよびIIP3は、寸
法、コスト、静止状態および動作状態の要素の熱電流消
費量に基づいて最適化される。デュアルモード式CDM
A/FM携帯セルラ受信器の場合、CDMA標準は、最
小信号で9dBのNFを必要とする。換言すれば、CD
MAモードの場合、感度の必要条件は−104dBで0
dBのS/N比である。FMモードbの場合、必要条件
は−116dBで4dBのS/N比である。両方の場
合、必要条件は、下式のようにNFに変換できる。
比を示し、Ntherm は熱雑音最低値(−174dBm/
Hz@ 290゜K)を示し、信号BW(dB/Hz)は信
号の帯域幅を示す。
dB FM NF=-116dBm-4dB-(-174dBm/Hz)-45dB/Hz=9dB ここで、−61dBm/HzはCDMAチャネルで用いられる
雑音帯域幅を示し、−45dBm/HzはFMチャネルで用い
られる雑音帯域幅を示す。
小レベルに近づいた場合のみ必要であり、IIP3は、
干渉または強度のCDMA信号が存在する場合にのみ必
要とされる。
おいて通信サービスエリアを提供する方法は2つしかな
い。1つは、同様の技術を用いる、すなわち、競合シス
テムとともに共用できるようにセルを同じ場所に設け
る。もう1つの方法は、受信器の干渉イミュニティを向
上させることである。干渉イミュニティを向上させる方
法の1つとして、受信器の電流を大きくする方法があ
る。しかしながら、携帯無線はバッテリ電力に依存して
いるので、実用的な解決法ではない。電流を大きくすれ
ば、バッテリから電流をより急速に流すので、無線電話
の通話時間および待機時間が少なくなってしまう。その
結果、電流消費に悪影響を及ぼすことなく、無線電話の
マルチトーン干渉を最小にする必要がある。
回路の減衰を調整することによって、受信器の干渉イミ
ュニティを向上させる。回路は、減衰を備える減衰器お
よび可変ゲインを備える自動ゲイン制御装置(AGC)
を有する。本工程において、所定量ずつ減衰を変化させ
る。次に、回路のゲインが検出される。検出ゲインの変
化が所定のしきい値より大きい場合、相互変調積(inter
modulation product) は検出され、フロントエンドの減
衰を大きくして、相互変調積電力を小さくする。
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる装置が提
供される。この装置は、前記無線受信器は信号を受信
し、前記受信信号に接続され、第1の位置および第2の
位置を有し、前記第2の位置はバイパス路に接続されて
いる第1のスイッチと、前記第1のスイッチの前記第1
の位置に接続され、前記受信信号を増幅する増幅器と、
第1の位置および第2の位置を有し、前記第1の位置は
前記増幅器に接続され、前記第2の位置は前記バイパス
路に接続されている第2のスイッチと及び前記第1のス
イッチおよび前記第2のスイッチに接続され、所定の電
力レベルを超える受信信号に応じて、前記第1および第
2のスイッチを前記第2の位置に切り替える制御装置
と、を具備する。
は−65dBm であることが好ましい。
幅器である無線受信器の無線周波数干渉イミュニティを
向上させることが好ましい。本願発明の第2の観点に従
って、無線受信器の無線周波数干渉イミュニティを向上
させる装置が提供される。この装置において、前記無線
受信器は信号を受信し、前記装置は、前記受信信号に接
続され、開位置および閉位置を有し、前記閉位置はバイ
パス路に接続されているスイッチと、前記スイッチの前
記第1の位置に接続された入力および前記バイパス路に
接続された出力を有する第1の増幅器と、前記第1のス
イッチに接続され、所定の電力レベルを超える受信信号
に応じて、前記スイッチを前記閉位置に切り替える制御
装置と、を具備する。
前記出力に接続され、濾波受信信号をフィルタの出力で
出力するフィルタと、所定の周波数を有する発振信号を
発生させる発振器と、第1の入力および第2の入力を有
し、第1の入力は前記フィルタの出力に接続され、前記
第2の入力は前記発振器に接続され、前記発振信号およ
び前記濾波受信信号に応じて、ダウンコンバートされた
信号を発生させるミクサと、前記ダウンコンバートされ
た信号に接続された第2の増幅器と、前記ダウンコンバ
ートされた信号に接続された第3の増幅器と、前記第2
の増幅器に接続され、ディジタル無線電話システムに用
いられる信号を発生させる第1の表面弾性波フィルタと
及び第3の増幅器に接続され、アナログ無線電話システ
ムに用いられる信号を発生させる第2の表面弾性波フィ
ルタと、を具備することが好ましい。
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる装置が提
供される。この装置において、前記無線受信器は信号を
受信し、前記装置は、前記受信信号に接続され、開位置
および閉位置を有するスイッチと、第1の端部が前記ス
イッチの閉位置に接続され、第2の端部が大地電位に接
続される抵抗と、前記スイッチの前記開位置に接続され
た入力を有し、増幅受信信号を出力で発生させる増幅器
と、及び前記スイッチに接続され、所定の電力レベルを
超える受信信号に応じて、前記スイッチを前記閉位置に
切り替える制御装置と、を具備する。
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる装置が提
供される。この装置において、前記無線受信器は信号を
受信し、前記装置は、前記受信信号に接続された入力を
有し、増幅受信信号を出力で発生させる増幅器と、前記
増幅器の前記入力に接続されたバイパス路と、第1の位
置および第2の位置を有し、第1の位置は前記増幅器の
出力に接続され、前記第2の位置は前記バイパス路に接
続されるスイッチと及び、前記スイッチに接続され、所
定の電力レベルを超える受信信号に応じて、前記スイッ
チを前記第1の位置から前記第2の位置へ切り替える制
御装置と、を具備する。
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる方法が提
供される。この方法において、前記無線受信器は受信増
幅器を有するとともに無線信号を受信し、前記方法は、
前記受信無線信号の電力レベルを検出する段階と、及び
前記電力レベルが所定のしきい値より等しいかまたは大
きい場合、前記受信増幅器のゲインを減少させる段階
と、を具備する方法。
を減少させる段階は、前記受信増幅器をバイパスするこ
とを含むことが好ましい。この方法において、前記受信
増幅器のゲインを減少させる段階は、受信無線信号と受
信増幅器とのインピーダンス不整合を発生させることを
含む,ことが好ましい。
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる装置が提
供される。この装置において、前記無線受信器は信号を
受信し、前記装置は、前記受信信号に接続され、前記受
信信号を増幅する増幅器と、前記増幅信号に接続された
入力および出力を有する受信自動ゲイン制御器と、前記
受信自動ゲイン制御器の出力に接続され、前記受信信号
の検出電力に応じて、前記受信自動ゲイン制御器を調整
する電力検出器と、を具備する。
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる装置が提
供される。この装置において、前記無線受信器はアンテ
ナで信号を受信し、前記装置は、送信路を受信路から分
離し、前記アンテナに接続されたデュプレクサと、前記
受信路の途中で,前記デュプレクサに接続され、前記受
信信号を増幅する受信増幅器と、前記受信路の途中で、
出力と、前記増幅信号に接続された入力とを有する受信
自動ゲイン制御器と、前記送信路の途中で、出力と、送
信信号に接続された入力とを有する送信自動ゲイン制御
器と、前記送信路の途中で、前記送信自動ゲイン制御器
の前記出力に接続された入力と、前記デュプレクサに接
続された出力とを有する送信電力増幅器と、及び前記受
信信号の検出電力に応じて、前記受信自動ゲイン制御器
および前記送信自動ゲイン制御器に接続されるととも
に、それらを調整する電力検出器と、を具備する。本願
発明の第八の観点に従って、無線受信器の無線周波数干
渉イミュニティを向上させる装置が提供される。この装
置において、前記無線受信器はアンテナで信号を受信
し、前記装置は、送信路を受信路から分離し、前記アン
テナに接続されたデュプレクサと、前記受信路の途中
で,前記デュプレクサに接続され、前記受信信号を増幅
する可変ゲイン受信増幅器と、前記送信路の途中で、送
信信号に接続された入力と、前記デュプレクサに接続さ
れた出力とを有する可変ゲイン送信増幅器と、及び前記
受信信号の検出電力に応じて、前記可変ゲイン受信増幅
器および前記可変ゲイン送信増幅器に接続されるととも
に、それらを調整する電力検出器と、を具備する。本願
発明の第9の観点に従って、無線受信器の無線周波数干
渉イミュニティを向上させる装置が提供される。この装
置において、前記無線受信器はアンテナで信号を受信
し、前記装置は、前記アンテナに接続された可変減衰器
と、送信路を受信路から分離し、前記可変減衰器に接続
されたデュプレクサと、前記受信路の途中で,前記デュ
プレクサに接続され、前記受信信号を増幅する受信増幅
器と、前記送信路の途中で,送信信号に接続された入力
と、前記デュプレクサに接続された出力とを有する送信
増幅器と、及び前記受信信号の検出電力に応じて、前記
可変減衰器に接続されるとともに、前記可変減衰器を調
整する電力検出器と、を具備する。本願発明の第十の観
点に従って、無線電話器の無線周波数干渉イミュニティ
を向上させる回路が提供される。この回路において、前
記無線電話器は無線信号を送受信するためのアンテナお
よび前記アンテナに接続されたデュプレクサを有し、前
記回路は、前記デュプレクサに接続され、前記受信無線
信号を増幅し、受信ゲイン調整入力および出力を有する
受信可変ゲイン増幅器と、前記受信ゲイン調整入力に接
続されたゲイン調整出力と、入力とを有し、前記受信無
線信号の電力レベルを検出し、前記検出電力レベルに応
じて、前記可変ゲイン増幅器のゲインを調整する受信電
力検出器と、を具備する。この回路は、さらに、前記受
信可変ゲイン増幅器の出力に接続され、前記受信無線信
号を無線周波数から中間周波数にダウンコンバートする
ダウンコンバータと、前記ダウンコンバータに接続され
た入力と、出力とを有し、前記無線電話器に用いられる
前記ダウンコンバートされた無線信号を増幅する受信中
間周波数可変ゲイン増幅器と、送信される中間周波数信
号を増幅し、出力を有する送信中間周波数可変ゲイン増
幅器と、前記送信中間周波数可変ゲイン増幅器の前記出
力に接続され、前記送信信号を中間周波数から無線周波
数にアップコンバートするアップコンバータと、及び前
記デュプレクサに接続された出力と、前記アップコンバ
ータに接続された入力と、前記受信電力検出器のゲイン
調整出力に接続された送信ゲイン調整入力とを有し、送
信される前記アップコンバートされた信号を増幅し、前
記検出電力レベルに応じて、前記受信電力検出器によっ
て調整されるゲインを有する送信可変ゲイン増幅器と、
を具備することが好ましい。この回路は、前記受信電力
検出器の入力は前記受信中間周波数可変ゲイン増幅器の
出力に接続され、前記受信電力検出器は、前記中間周波
数で前記受信無線信号の前記電力レベルを検出し、及び
前記回路は、さらに、前記受信電力検出器のゲイン調整
出力に接続されたしきい値入力と、前記受信ゲイン調整
入力および前記送信ゲイン調整入力に接続されたしきい
値出力とを有するしきい値検出器を備え、前記しきい値
検出器は、前記検出電力レベルが所定のしきい値を超え
る場合、前記受信可変ゲイン増幅器の前記ゲインおよび
前記送信可変ゲイン増幅器の前記ゲインを調整する、こ
とが好ましい。
は、前記受信可変ゲイン増幅器の出力に接続され、前記
受信電力検出器は、前記無線周波数で前記受信無線信号
の前記電力レベルを検出することが好ましい。
よび前記受信可変ゲイン増幅器に接続され、前記デュプ
レクサと前記受信可変ゲイン増幅器との間に挟まれ、前
記受信無線信号を増幅する低雑音増幅器を具備すること
が好ましい。
よび前記受信可変ゲイン増幅器に接続され、前記デュプ
レクサと前記受信可変ゲイン増幅器との間に挟まれ、前
記受信無線信号を増幅する低雑音増幅器を具備すること
が好ましい。
増幅器および前記ダウンコンバータに接続され、前記受
信可変ゲイン増幅器と前記ダウンコンバータとの間に挟
まれ、前記受信無線信号を増幅する低雑音増幅器を具備
する,ことが好ましい。本願発明の第十一の観点に従っ
て、無線電話器の無線周波数干渉イミュニティを向上さ
せる受信回路が提供される。この受信回路において、前
記無線電話器は無線信号を送受信するためのアンテナを
有し、デュプレクサは前記アンテナに接続され、信号処
理回路は前記デュプレクサに接続され、前記受信回路
は、入力および出力を有し、前記受信無線信号を増幅す
る受信増幅器と、前記受信増幅器に切替可能に接続さ
れ、分路位置にある場合、前記受信増幅器のゲインを減
衰させるバイパス路と、及び前記バイパス路に接続さ
れ、前記受信無線信号の検出電力レベルが所定のしきい
値を超えると、前記バイパス路を前記分路位置に切り替
える制御装置と、を具備する。
は、前記デュプレクサに接続された入力を有する第1の
スイッチを具備し,及び直列位置、分路位置および出力
を有し、前記第1のスイッチの出力は、前記第1のスイ
ッチが前記直列位置にある場合、前記受信増幅器の入力
に接続され、前記第1のスイッチの出力は、前記第1の
スイッチが前記分路位置にある場合、第2のスイッチの
入力に接続され、前記第2のスイッチは、前記信号処理
回路に接続された出力と、直列位置と、分路位置とを有
し、前記第2のスイッチの入力は、前記第2のスイッチ
が前記直列位置にある場合、前記受信増幅器の出力に接
続され、前記第2のスイッチの入力は、前記第2のスイ
ッチが前記分路位置にある場合、前記第1のスイッチの
出力に接続される,ことが好ましい。
記デュプレクサに接続された入力と、前記バイパス路が
前記分路位置にある場合、前記受信増幅器の出力に接続
される出力とを有するスイッチを具備することが好まし
い。この回路において、前記バイパス路は、前記信号処
理回路に接続された出力と、前記バイパス路が前記分路
位置にある場合、前記受信増幅器の入力に接続される入
力とを有するスイッチを具備する,ことが好ましい。こ
の回路において、前記バイパス路は、大地電位に接続さ
れた出力と、前記バイパス路が前記分路位置にある場
合、前記受信増幅器の入力に接続される入力とを有する
切替可能な負荷を具備することが好ましい。
話器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる方法が
提供される。この方法において、前記無線電話器は、受
信電力レベルを有する無線信号を受信するためのアンテ
ナ、減衰器、可変ゲイン受信増幅器、ゲイン制御装置お
よび受信電力検出器を有し、前記方法は、前記ゲイン制
御装置が、前記受信無線信号の前記受信電力レベルを所
定量ずつ変動させる段階と、前記受信電力検出器が、前
記受信無線信号の前記受信電力レベルの変化を検出する
段階と、及び前記ゲイン制御装置が、前記検出受信電力
レベルの変化に応じて、前記可変ゲイン受信増幅器のゲ
インを調整する段階と、を具備する方法。この方法にお
いて、前記変動させる段階は、前記可変減衰器を用いて
前記受信無線信号を減衰させることを具備することが好
ましい。
は、前記可変ゲイン受信増幅器の前記ゲインを調整する
ことを具備する,ことが好ましい。この方法において、
前記調整段階は、さらに、前記検出受信電力レベルの変
化が所定のしきい値より大きい場合、前記可変ゲイン受
信増幅器の前記ゲインを減少させ、前記検出受信電力レ
ベルの変化が所定のしきい値より小さいか等しい場合、
前記可変ゲイン受信増幅器の前記ゲインを増加させる、
ことを具備することが好ましい。
に、前記検出受信電力レベルの変化が所定のしきい値よ
り大きい場合、前記可変ゲイン受信増幅器の前記ゲイン
を減少させ、前記検出受信電力レベルの変化が所定のし
きい値より小さいか等しい場合、前記可変ゲイン受信増
幅器の前記ゲインを増加させる、ことを具備することが
好ましい。
ことなく、必要に応じてIIP3(または干渉イミュニ
ティ)を向上させるため、受信器のNFおよびIIP3
を変化させることである。この「向上させる」という動
作を行うには、受信器の第1の能動要素のゲインを変動
させる。連続する範囲にわたってLNAのゲインを変動
させるか、または、バイパススイッチで低雑音増幅器を
切り替えることによって、ゲインを変動させることがで
きる。
は、図1 に示されている。本実施の形態は、 受信器の
フロントエンドで調整可能なゲイン制御装置(AGC)
110を用いる一連のベースで、LNA115のゲイン
を調整することを含む。さらに、フロントエンドの一連
のAGC110は最小のRF入力レベルで線形性を供給
する一方、送信側のAGC120はIF AGC125
および130の必要条件を減らす。
る電力出力を検出する。電力検出器105は、RFで信
号電力および妨害電力の両方を計測する。本実施の形態
を用いれば、電力検出器105は、図7、図10、図1
1および図12の「切替ゲイン」を示す以下の実施の形
態で用いられる−65dBmより低い受信電力でLNA
115のゲインを連続的に低減することができる。
よび妨害電力を検出する電力検出器105によって動作
する。検出電力はループフィルタを通過し、その検出電
力受信を用いてAGC110を調整することによって、
受信成分のインタセプト点を調整する。ゲインは、計測
電力が増加するにつれて小さくなり、計測電力が減少す
るにつれて大きくなる。また、本実施の形態はLNA1
15およびAGC110を組み合わせて、可変ゲインを
有するLNAを形成するので、分離したAGC110の
ブロックは不要になる。電力増幅器150の前段に設け
られた送信側のAGC120の電力は、受信側のAGC
110と同様の方法で調整され、TXの電力レベル全体
を維持する。
ミクサ135および140の後段に設けられ、妨害電力
が帯域フィルタ145によって濾波された後、ゲインを
調整する。AGC増幅器125および130は、開ルー
プ電力制御、閉ループ電力制御および補償のような通常
のCDMA AGC機能を果たす。IF AGC125
および130は、CDMAが広範な動的範囲を要求する
ので、必要とされる。通常、このようなAGC125お
よび130のゲイン域は、80dBを上回る。受信側お
よび送信側のAGC125および130はミクサの後段
に設けられ、受信信号が低域変換された後に全電力を計
測する別の電力増幅器150によって調整される。電力
増幅器150は、低域変換信号の電力が大きくなるにつ
れて、AGC125および130のゲインを低域に調整
し、低域変換信号の電力が小さくなるにつれて、AGC
125および130のゲインを高域に調整する。
869〜894MHzの周波数帯にある。送信信号は、
824〜849MHzの周波数帯にある。代替の実施の
形態は、異なる周波数を用いる。
いる方法の利点を示す。図中左側のy軸は、妨害レベル
パラメータ化された受信入力電力に対する搬送波対雑音
比を示す。図中右側のy軸は、受信入力電力の関数とし
て定数C/Jに必要な全妨害電力を示す。妨害電力が存
在しない(−100dBm)場合、無線は、RF AGCが
存在しないかのように動作する。妨害電力が大きくなる
につれて、C/Nは減少するが、効果的な線形性は増加
する。本例において、RFの動的範囲は30dBおよびし
きい値である。この値は、RF AGCが動作し、妨害
電力が−25dBm を上回る点である。
施の形態は、図2に示されている。本実施の形態は、ま
ず、電力検出器210が低域変換信号の電力レベルを決
定する前に、帯域フィルタ205を用いて妨害電力を濾
波する。しきい値検出器225は、信号電力レベルがあ
る点に到達する時点(本実施の形態では、−105dBm)
を決定し、次に、信号電力が決定されたレベルを超える
と、AGC230および235のゲインを低域に調整す
る。信号電力レベルがこのしきい値を下回ると、AGC
230および235のゲインは高域に調整される。電力
の所定のしきい値をチェックしなくても、ミクサ240
および245の後段に設けられたAGC215および2
20のゲインは調整され、連続的に正常なCDMA A
GCによる電力制御を行う。
れている。しきい値が−105dBmに設定された場合、
最小受信RFレベルであるC/Nは、RF AGCが存
在しない場合ほど迅速に増加しない。本実施の形態の利
点は、非常に低いRF入力電力で線形性を獲得し始め、
RF電力検出器を必要とせず、AGCループが信号電力
のみを検出することである。このため、AGCループ
は、RF電力で検出する場合より簡易な設計である。
示されている。本実施の形態は、図1の実施の形態と同
様に動作する。唯一異なる点は、AGC301が受信路
のLNA305の前段に配置されていることである。
示されている。本実施の形態は、アンテナ410とデュ
プレクサ415との間に設けられた減衰器405を用い
る。減衰は、LNA425の後段の電力検出器420に
よって制御される。電力検出器420は受信信号および
妨害電力を計測し、それを濾波し、それを所定のしきい
値と比較する。本実施の形態において、しきい値は−2
5dBmである。信号および妨害電力の組み合わせがし
きい値に達すると、減衰器405によって発生した減衰
が大きくなる。このような調整は、ディジタル固定工程
のいずれかで行われるか、または連続的に調整される。
AGC430および435はミクサ440および445
の後段に設けられ、図1に示す好適な実施の形態と同様
の方法で調整される。
に示されている。本実施の形態は、スイッチ701およ
び702を用い、フロントエンドのゲインを変化させ
る。特定のCDMA式無線電話設計のためには、スイッ
チの動作レベルは信号レベルの関数として信号対雑音必
要条件または雑音指数に依存する。本発明は、AMPS
式無線電話に用いることができるが、スイッチの特性は
変化して異なる動作点を受け入れる。
ンテナ725からなる。無線の送受信路はデュプレクサ
720を介してアンテナ725に接続され、デュプレク
サ720は受信信号を送信信号から分離する。
A703はスイッチ701および702の間に接続され
ている。第1のスイッチ701はLNA703をデュプ
レクサ720に接続し、第2のスイッチ702はLNA
703を帯域フィルタ704に接続する。本実施の形態
において、スイッチ701および702は、単極双投型
ガリウム砒素スイッチである。
続され、スイッチ701および702の両方がこの極に
切り替えられると、受信信号がLNA703に接続さ
れ、LNA703から送られた増幅信号が帯域フィルタ
704に出力される。本実施の形態の帯域フィルタ70
4は、869〜894MHzの周波数帯を有する。代替
の実施の形態は、受信される信号の周波数に依存する異
なる周波数帯を用いる。バイパス路730は、各スイッ
チの他方の極に接続されている。スイッチ701および
702が他方側の極に切り替えられると、デュプレクサ
720から送られた受信信号はLNA703を迂回し、
帯域フィルタ704に直接に伝送される。本実施の形態
において、スイッチ701および702は、無線電話の
マイクロコントローラ740によって制御される。代替
の実施の形態において、分離した制御装置を用いて、こ
れらのスイッチの位置を制御する。
後、濾波信号は低い中間周波数(IF)に低域変換さ
れ、残りの無線で用いられる。低域変換を行うため、ミ
クサ705は、受信信号と別の信号とを混合する。別の
信号の周波数は、電圧制御された発振器706を駆動す
るフェーズロックループ707によって設定されてい
る。この信号は、ミクサ705に入力される前、増幅器
750によって増幅される。 ミクサ705からのダウ
ンコンバート(downconvert)された信号は、バックエン
ドのAGC708および709に入力される。すでに本
分野において公知であるように、AGC708および7
09は、閉ループ電力制御を行う無線電話によって用い
られる。 本発明の工程において、マイクロコントロー
ラ740は、受信信号の電力を監視する。電力が−65
dBm を超えると、マイクロコントローラ740は、スイ
ッチ701および702にバイパス位置に切り替わるよ
うに指示する。これによって、受信信号は直接に帯域フ
ィルタ704に接続される。LNA703のゲインを迂
回することによって、受信器のインタセプト点は、1d
Bあたりのゲインの減少に比例して大きくなる。代替の
実施の形態は、他の回路および方法を用い、受信信号の
電力を監視する。
的にフロントエンドのゲインを調整する。本実施の形態
は、−25dBmのように低い電力しきい値を用いる。
10〜図12に示される本発明の切替可能なゲインを用
いる実施の形態の利点を示す。図8は、切替可能なゲイ
ンによる装置を使用しない通常の無線で用いられる無線
周波数(RF)信号に対する干渉電力のプロットを示
す。このプロットは、最大干渉レベルが−10.5dBm
で受信器の入力圧縮点に限定されることを示す。信号お
よびデュアルトーン電力の双方を表す曲線が示されてい
る。
ゲインによる方法および装置を用いる無線によって受信
された無線周波数信号電力に対する無線受信された干渉
電力を示す。図9において明らかなように、グラフ中の
−65dBmの点で、スイッチは切り替えられ、LNA
ゲインを迂回することによって、RF信号電力に影響を
及ぼすことなく、より大きな干渉電力に耐えることがで
きる。信号トーンおよびデュアルトーン電力の両方が曲
線で示されている。
は、図10に示されている。本実施の形態は、単極双投
型スイッチ1001を用いる。本実施の形態において、
スイッチ1001は、受信信号電力が−65dBm に到達
すると、制御器1020によってバイパス路1010に
切り替えられる。これによって、LNA1002のゲイ
ンは効果的に減らされるので、受信信号は直接に帯域フ
ィルタ1003に接続される。
は、図11に示されている。本実施の形態は単極双投型
スイッチ1105を用い、スイッチ1105が閉じられ
ると、LNA1110の入力を減らし、抵抗器1101
を介して接地される。これによって、入力でインピーダ
ンスの不整合が生じ、信号が減衰する。このため、LN
A1110によって生じるゲインが低減される。上記実
施の形態において、入力信号電力が−65dBm に達する
と、スイッチ1105は閉じられる。抵抗器1101に
必要な抵抗は、所望の減衰量に左右される。この抵抗
は、代替の実施の形態のLNAによって異なる。
は、図12に示されている。本実施の形態は、LNA1
205の出力で単極双投型スイッチ1201を用いる。
LNA1205はスイッチ1201の一方の極に接続さ
れ、バイパス路1210は他方の極に接続されている。
バイパス路1210に対する入力は、LNA1205の
入力に接続されている。受信RF信号の電力レベルが−
65dBm に達すると、スイッチ1201は、LNA12
05を帯域フィルタ1220に接続する位置からバイパ
ス路1210に投入される。これによって、信号は直接
に帯域フィルタ1220に接続され、LNA1205の
ゲインを迂回する。
は、1つまたは複数のスイッチによって迂回されると同
時に電力が落とされる。これを行うには、LNAの電力
ピンを、制御器によって制御されているスイッチに接続
する。いったんLNAが迂回されもはや用いられなくな
ると、電力は除去できる。この電力除去によって無線の
電力消費が減らされるので、バッテリを用いる通話時間
および待機時間が増える。
Ioの検出を用いて、フロントエンドのゲインの調整時
を決定する。別の実施の形態は、Eb/Ioのような他
の品質測定値を用いる。
の性能品質の計測値である。Eb/Io比は、チャネル
の全干渉スペクトル密度に対する1ビットあたりのエネ
ルギを示す。一方、Ec/Io比は、全干渉スペクトル
密度に対するCDMAチップあたりのエネルギを示す。
Eb/Ioは、通信システム間の性能を示す測定基準と
みなされる。必要なEb/Ioが少なくなるにつれて、
システムは、所定のエラー確度でより効率的な変調およ
び検出工程を行う。Ec/Ioおよび受信信号強度が容
易に利用できる場合、マイクロコントローラは、Ec/
Ioが低下するにつれて、強い干渉の存在を検出でき
る。一方、AGC検出器は、増加した干渉を検出する。
マイクロコントローラはフロントエンドのゲインを低下
させ、干渉イミュニティを向上させる。干渉イミュニテ
ィは、Ec/Ioを向上させるとともに、信号の帯域幅
内で低下するひずみ積を低減させる。
のしきい値を上回る場合、フロントエンドのゲインは減
少する。ゲイン調整は、上記の連続的な調整方法または
増幅器切替方法のいずれかを用いて行われる。
よれば、IFで信号電力を検出するか、または、信号お
よび妨害電力の組み合わせを用いる代わりにRFでベー
スバンドを検出する。この方法は、電力検出器およびA
GC制御ループをそれぞれ1つずつしか用いない点で簡
単である。
の方法を示すブロック図である。まず、信号は、ベース
バンド周波数1501に低域変換される。次に、このア
ナログ信号はディジタル信号1505に変換され、さら
に、受信信号強度を決定するベースバンド処理が行われ
る。チップ相関器1510は、すべての非コヒーレント
成分のエネルギに対するチップあたりのエネルギを決定
する。この情報は、受信信号強度指示器(RSSI)と
ともに、プロセッサ1515によって用いられ、受信器
1520および送信器1530の電力のゲイン調整量を
決定する。
を含むので、チップあたりの信号レベルおよびエネルギ
の両方が低下した場合のみ、受信ゲインは増加する。R
SSIは変化しているので、送信電力も変化して補償
し、これによって、開ループ電力制御が正確に行われ
る。このため、受信ゲインが調整される毎に、プロセッ
サは送信ゲインを調整する。
用いて、可変ゲインを有するAGCを制御する。別の実
施の形態によれば、送信電力および受信電力の両方を制
御する代わりに、受信電力のみを制御する。
図16に示されている。この工程は、図13のグラフに
示される関係に基づく。図13において、干渉入力電力
がX軸に沿って増加するにつれて、相互変調積(下の曲
線)は、干渉電力より速く増加する。したがって、干渉
が受信器側の入力に存在する場合、入力で与えられたX
dBの減衰によって、IM3の相互変調積は3*Xずつ減
少する。
線のIF区間に低下することはない。無線のIF区間以
外の相互変調積によって、受信器の性能に問題を起こす
ことはない。このため、受信器のゲイン調整は、相互変
調積がIF信号に影響を及ぼすほど強い電力を有する場
合のみ必要とされる。
ず、入力ゲインを調整する(ステップ1601)。好適
な実施の形態において、ゲイン調整値は3dBである。
しかしながら、他の実施の形態は、例えば1dB〜6dBの
範囲のような他のゲイン調整値を用いる。次に、受信器
の処理装置を用いて、受信信号の電力の変化を計測する
(ステップ1605)。好適な実施の形態において、自
動ゲイン制御処理は、IF信号の電力変化を検出する。
受信信号電力の変化の測定は、受信器と同様に、RFま
たはベースバンド段で行われてもよいことは明らかであ
る。
DMA信号は雑音の最低値より大きく、問題を引き起こ
す相互変調積は存在しない。この場合、別のゲイン調整
値は必要ないが、ゲインを大きくすれば、受信器の感度
が向上する。(3±0.5)dB程度のIF信号電力の変
化は、3dBの変化とみなされる。
場合(ステップ1610)、CDMA信号は雑音の最低
値を下回り、問題を起こす相互変調積は存在しない。こ
の場合、AGCは、わずかなCDMA信号および雑音を
検知しているだけである。したがって、受信回路のゲイ
ンを増やすことによって(ステップ1615)、受信器
の感度を向上させる必要がある。
場合、相互変調積は問題を引き起こすほど大きいので、
さらにゲイン調整を必要とする(ステップ1620)。
好適な実施の形態において、入力ゲインが3dBずつ変化
する場合、大きな干渉が存在するなら、相互変調積は9
dBずつ変化する。この場合、相互変調積が受け入れ可能
なレベルで減少していることが本発明の工程において決
定されるまで、平均ゲインは少量(例えば、3dB)ずつ
減少してもよい。
ックしながら、連続的に用いることができる。好適な実
施の形態において、この速度は10回/秒である。他の
実施の形態は、フレームサイクルあたり1回の処理を行
う。さらに別の実施の形態は、他の速度、例えば、フォ
ワードリンク上で重大なエラーが検出されたときに処理
を行う。
無線は、異なるシステムのアンテナ近傍に移動しなが
ら、他のシステムからの無線周波数干渉に対して無線の
抵抗を大きくすることができる。フロントエンドのゲイ
ンを減らすことによって、無線の受信回路のインタセプ
ト点を上げるので、他のシステムの信号からスプリアス
信号が発生しても、受信器および復調器の性能は劣化し
ない。
装置のブロック図を示す。
示す。
示す。
示す。
る受信RF入力電力の別のプロット図である。
る受信RF入力電力のプロット図である。
示す。
電力のプロットを示す。
力対信号電力のプロットを示す。
す。
を示す。
を示す。
トを示す。
ある。
ロック図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 無線電話器の無線周波数干渉イミュニテ
ィを向上させる方法において、 前記無線電話器は、受信電力レベルを有する無線信号を
受信するためのアンテナ、減衰器、可変ゲイン受信増幅
器、ゲイン制御装置および受信電力検出器を有し、前記
方法は、 前記ゲイン制御装置が、前記受信無線信号の前記受信電
力レベルを所定量ずつ変動させる段階と;前記受信電力
検出器が、前記受信無線信号の前記受信電力レベルの変
化を検出する段階と;及び前記ゲイン制御装置が、前記
検出受信電力レベルの変化に応じて、前記可変ゲイン受
信増幅器のゲインを調整する段階と;を具備する,無線
電話器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、前記変動
させる段階は、 前記可変減衰器を用いて前記受信無線信号を減衰させる
ことを具備する,無線電話器の無線周波数干渉イミュニ
ティを向上させる方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の方法において、前記変動
させる段階は、 前記可変ゲイン受信増幅器の前記ゲインを調整すること
を具備する,無線電話器の無線周波数干渉イミュニティ
を向上させる方法。 - 【請求項4】 請求項2記載の方法において、前記調整
段階は、さらに、 前記検出受信電力レベルの変化が所定のしきい値より大
きい場合、前記可変ゲイン受信増幅器の前記ゲインを減
少させ;前記検出受信電力レベルの変化が所定のしきい
値より小さいか等しい場合、前記可変ゲイン受信増幅器
の前記ゲインを増加させる;ことを具備する,無線電話
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる方法。 - 【請求項5】 請求項3記載の方法において、前記調整
段階は、さらに、 前記検出受信電力レベルの変化が所定のしきい値より大
きい場合、前記可変ゲイン受信増幅器の前記ゲインを減
少させ;前記検出受信電力レベルの変化が所定のしきい
値より小さいか等しい場合、前記可変ゲイン受信増幅器
の前記ゲインを増加させる;ことを具備する,無線電話
器の無線周波数干渉イミュニティを向上させる方法。
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