JP2002198846A

JP2002198846A - レシーバのダウンコンバージョンにデシメーション・フィルタを用いる方法及び装置

Info

Publication number: JP2002198846A
Application number: JP2001327764A
Authority: JP
Inventors: Mohamed A Mostafa; エイ、モスタファモハメド
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2002-07-12
Also published as: US6373422B1; EP1202465A3; EP1202465A2

Abstract

(57)【要約】【課題】ベースバンドに変換するための第２のミキサ
を必要としない無線周波数レシーバ。【解決手段】無線周波数信号をＩＦ信号に変換するた
めのミキサ（５０８）を含む無線周波数レシーバが開示
される。ＩＦ信号はその後、フィルタ（５１０）及び自
動利得制御回路（５１２）によって、フィルタリング及
び増幅される。その後、フィルタリングされ増幅された
ＩＦ信号は、その信号をアナログ信号からディジタル信
号に変換するため、アナログ−ディジタル・コンバータ
（５１４）で受信される。そのディジタル信号はその
後、ディジタル信号をベースバンド信号（５２０）に変
換するため、デシメーション・フィルタ（５１６）に供
給される。ＡＤＣ（５１４）及びデシメーション・フィ
ルタ（５１６）の両方に、好ましくはＩＦ信号より少な
くとも４倍大きいサンプリング周波数信号（５１８）が
供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全般的に無線通信
の分野に関し、更に特定して言えば、レシーバのダウン
コンバージョンにデシメーション・フィルタを用いる方
法及び装置に関連する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】全てのディジタル・レシー
バ・アーキテクチャにおいて、最終出力はディジタル・
ドメインのベースバンド信号でなければならない。この
ベースバンド信号を得るために選択すべきレシーバ・ア
ーキテクチャは幾つかある。これらのレシーバ・アーキ
テクチャはそれぞれ幾つかの利点及び欠点を有する。こ
こでは、説明を簡単にするため、図１、２、３及び５に
は、経路（Ｉ又はＱ）の一方のみが示されていることに
注意されたい。

【０００３】最も一般的に用いられているレシーバ・ア
ーキテクチャの１つは、図１に示すようなヘテロダイン
・レシーバである。このヘテロダイン・レシーバは、２
つのミキサ１０８、１１４を用いてＲＦ信号１０２をベ
ースバンドにダウンコンバートし、この信号をディジタ
ル・ドメインに変換するアナログ−ディジタル・コンバ
ータ（ＡＤＣ）１１８がその後に続く。ローパス・フィ
ルタ（ＬＰＦ）１１６は、ＡＤＣ１１８に提供する前
に、第２のミキサの出力信号をフィルタリングする。Ａ
ＤＣ１１８は、所望の帯域幅の２倍に等しいか又はそれ
よりも大きいサンプリング周波数信号１２２（即ち、Ｆ
ｓａｍｐｌｅ≧２×Ｂ．Ｗ．）を受信する。

【０００４】図１に示されたヘテロダイン・レシーバの
一部として更に含まれているのは、従来のフロントエン
ド・フィルタ１０４及びロー・ノイズ・アンプ（ＬＮ
Ａ）１０６である。フィルタ１０４及びＬＮＡ１０６は
共に、ＲＦ信号を第１のミキサ１０８へ伝える前に、Ｒ
Ｆ信号１０２のフロントエンド・フィルタリング及び増
幅を行う。第２のフィルタ１１０及び自動利得制御（Ａ
ＧＣ）回路１１２は、ダウンコンバージョンのためにＩ
Ｆ信号を第２のミキサ１１４へ提供する前に、第１のＩ
Ｆ信号の更なるフィルタリング及び利得制御を行う。デ
ィジタル・デシメーション・フィルタ１２０は、データ
レートを下げるため、このディジタル信号をデシメーシ
ョンする。図１に示した様なヘテロダイン・レシーバ
は、非常に強固（ｒｏｂｕｓｔ）であり、非常に良好な
性能特性を有する。しかし、ヘテロダイン・レシーバは
多くの構成要素を使用するため、製造するために大量の
シリコン・ダイ・スペースを必要とする。

【０００５】頻繁に用いられる２つめのレシーバ・アー
キテクチャは、図２に示すようなダイレクト・コンバー
ジョン・レシーバである。ダイレクト・コンバージョン
・レシーバは、ＲＦ信号２０２をベースバンドにダウン
コンバートするために一つのレベルのミキサ２０８のみ
を用い、この信号をディジタル・ドメインに変換するた
め、ＡＧＣ２１２及びＡＤＣ２１４がその後に続く。デ
シメーション・フィルタ２１６は、このディジタル信号
を要求に応じデシメーションする。ＡＤＣ２１４及びデ
シメーション・フィルタ２１６には、所望の帯域幅の２
倍に等しい又はそれより大きい周波数を有するサンプリ
ング周波数信号２１８（Ｆｓａｍｐｌｅ≧２×Ｂ．
Ｗ．）が提供される。ダイレクト・コンバージョン・レ
シーバは、非常にシンプルなアーキテクチャであるた
め、スペース、コスト、及び電力消費を節約する傾向が
ある。しかし、これらは、ＤＣオフセットの問題、大き
な偶数次歪み（ｌａｒｇｅｅｖｅｎｏｒｄｅｒｄ
ｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）、フリッカ・ノイズ、及びＬＯ漏
れを欠点として有する。

【０００６】３つめの公知のレシーバ・アーキテクチャ
は、ヘテロダイン・レシーバとダイレクト・コンバージョ
ン・レシーバとの間の中間物であって、ここでは、ＲＦ
信号３０２は、ミキサ３０８を用いてローカルオシレー
タ（ＬＯ）によって低ＩＦ周波数にダウンコンバートさ
れる。この信号はその後、フィルタ３１０と自動利得制
御回路（ＡＧＣ）３１２との組合せを介して、フィルタ
リング及び増幅される。その後、この信号は、ＩＦ周波
数の倍数（例えば、４）であるサンプリング周波数で動
作するＡＤＣ３１４を介して、ディジタル化される。こ
の時点で、この信号はディジタル・ドメインにあるが、
まだＩＦ周波数付近の周波数に集中しており、サンプリ
ング周波数信号３２０、Ｆｓａｍｐｌｅ＝４×ＩＦに等
しいデータレートを有する。ディジタル・ミキサ３１６
は、ディジタル信号をベースバンドにダウンコンバート
するために用いられる。ディジタル・ミキサ３１６は、
１，０，−１，０などの係数を有する乗算プロセスに簡
略化されるため、Ｆｓａｍｐｌｅ＝４×ＩＦという選択
は非常に有効である。この乗算オペレーションの結果を
図４に示す。

【０００７】この係数１，０，−１，０は、ＩＦと等し
い周波数の第２のＬＯとして機能することに注意された
い。その結果、信号はディジタル・ドメインにおいてベ
ースバンドにダウンコンバートされるが、Ｆｓａｍｐｌ
ｅと等しいデータレートを有したままである。このデー
タレートを低減させるため、デシメーション・フィルタ
３１８が必要となる。図３のレシーバ・アーキテクチャ
でも第２のミキサ３１６を必要とするが、このミキサは
ディジタル・ドメインにあるため、その歪み及びノイズ
はヘテロダイン・レシーバ・アーキテクチャの場合ほど
重大ではない。先行技術のレシーバ・アーキテクチャの
上述の例を考慮すれば、ＩＦ周波数をベースバンドに変
換するための、レシーバの第２のミキサを必要としない
レシーバ・アーキテクチャをもつことが利点となるであ
ろう。第２のミキサをなくすことによって、それに関連
するノイズ、歪み、及び電力消費もなくなる。

【０００８】

【課題を達成するための手段及び作用】この明細書は、
新規であるとみなされる本発明の特徴を定める特許請求
の範囲で結論づけられるが、本発明は、図面に関連させ
て以下の説明を考慮に入れることによって、より良く理
解され得ると考えられる。図面において、同様の参照番
号は同様の要素を示す。

【０００９】次に図５を参照すると、本発明に従ったレ
シーバ・アーキテクチャが示されている。このレシーバ
・アーキテクチャは、図３に示したディジタル・ミキサ
・アーキテクチャに類似しているが、主な相違点は、デ
ィジタル・ミキサが用いられていないことである。その
代わりに、ミキサを用いずにダウンコンバージョン機能
を行うように、デシメーション・フィルタ５１６のデシ
メーション・ファクタの適切な選択が成される。これに
より、電力消費が節約され、シリコン・ダイの表面領域
が節約される。更に、このアーキテクチャは、データレ
ート調整を行うために全てのレシーバ・アーキテクチャ
において用いられるデシメーション・フィルタ５１６を
用いるため、余分なミキサ歪みはない。

【００１０】

【実施例】新規であると考えられる本発明の特徴は、特
に添付の特許請求の範囲と共に示されている。本発明
は、添付の図面を考慮に入れて、以下の説明を参照する
ことによって最もよく理解され得、その幾つかの図面に
おいて、同様の参照数字は同様の要素を示す。

【００１１】図５のレシーバ・アーキテクチャでは、Ｒ
Ｆ信号５０２は、ミキサ５０８に送られる前に、フロン
ト・エンド・フィルタ５０４及び増幅器５０６へ送られ
る。ミキサ５０８は、増幅されてフィルタリングされた
信号とＬＯを混合し、低ＩＦ周波数信号を生成する。こ
の信号は、フィルタ５１０によって再びフィルタリング
され、ＡＧＣ５１２による自動利得調整が提供される。
その後、この信号は、ＡＤＣ５１４によってディジタル
・ドメインに変換される。このディジタル信号はその
後、信号をデシメーションして出力信号５２０を提供す
るため、デシメーション・フィルタ５１６へ送られる。

【００１２】本発明の主要な概念は、好ましくは、ＡＤ
Ｃ５１４及びデシメーション・フィルタ５１６に供給さ
れるサンプリング・レート信号５１８が、好ましくはＩ
Ｆ周波数の４倍（Ｆｓａｍｐｌｅ＝４×ＩＦ）となるよ
うに選択し、少なくとも４であるデシメーション・ファ
クタを用いることである。デシメーション・ファクタ
は、例えば、８、１６など、４の倍数であってもよい。
デシメーション・ファクタを一層大きくすることに伴う
唯一の問題点は、イメージ（ｉｍａｇｅ）を取り除くた
めに用いられるデシメーション・フィルタ５１６が、一
層高次のフィルタでなければならなくなることである。

【００１３】図６では、周波数ドメインにおいて、ダウ
ンコンバージョン・プロセスがどのように行われるかが
示されている。ＲＦ信号は、６０２に示すようにＬＯと
混合される。一例として、低ＩＦが２８ＭＨｚであると
仮定すると、６０４に示すように、信号はミキサ５０８
によってＩＦにダウンコンバートされ、そのイメージは
フィルタ５１０によって取り除かれる。信号５１８にＦ
ｓａｍｐｌｅ＝４×ＩＦ＝１１２ MHz（倍数ファクタは
４）を用いると、ＡＤＣ５１４がこの信号をディジタル
化し、このサンプリングのため、６０６に示すようにス
ペクトラムの複製（ｒｅｐｌｉｃａ）がＦｓａｍｐｌｅ
毎に現れる。デシメーション・フィルタ５１６は、４の
デシメーション・ファクタを用いて、このディジタル・
データを再サンプリングし、これにより、ディジタル・
スペクトラム全体の複製がＦｓａｍｐｌｅ／４毎に現れ
る。これらの複製の１つは、６０８に示すように、ベー
スバンドに位置する。６１０に示すように、デシメーシ
ョン・フィルタ５１６で異なるサンプリング・レートが用
いられる。例えば、電力消費を低減するため、Ｆｓａｍ
ｐｌｅ／８（４の倍数）がデシメーション・フィルタ５
１６で用いられてもよい。しかし、デシメーション・フ
ィルタ５１６に、Ｆｓａｍｐｌｅ／４の代わりにＦｓａ
ｍｐｌｅ／８サンプリング・レートが用いられる場合、
ベースバンドで所望の信号を他のイメージからクリーン
アップするために用いられるデシメーション・フィルタ
は、一層高次のものになる。

【００１４】上述のように、ＡＤＣのディジタル出力に
デシメーション・フィルタを直接用い、適切なサンプリ
ング周波数及びデシメーション・ファクタを選択するこ
とにより、前述の先行技術のレシーバ・アーキテクチャ
において必要とされた第２のミキサを必要とすることな
く、ＩＦ信号からベースバンド・イメージが生成され、
全ての他のイメージがフィルタリングによって取り除か
れる。この新規のダウンコンバージョン・レシーバ・ア
ーキテクチャは、ＩＦ周波数をディジタル・ドメインで
ベースバンドにダウンコンバートするための、第２のミ
キサの必要性をなくす。このミキサをなくすことによ
り、そのノイズ、歪み、及び電力消費が設計から排除さ
れる。

【００１５】本発明の好ましい実施例が図示及び説明さ
れたが、本発明がそのように制限されるのではないこと
は明白であろう。当業者であれば、添付の特許請求の範
囲に定められた本発明の範囲を逸脱することなく、種々
の変形、変更、代替、及び同等物が想起され得るであろ
う。

【００１６】以上の説明に関し、更に以下の項目を開示
する。（１）無線周波数レシーバであって、無線周波数信号
とローカル・オシレータ信号を受信し、出力中間周波数
（ＩＦ）信号を提供するためのミキサと、ＩＦ信号を受
信し、それをディジタル信号に変換するためのアナログ
−ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）と、そのディジタ
ル信号に応答するデシメーション・フィルタとを含み、
ＡＤＣ及びデシメーション・フィルタが、ＩＦ周波数信
号の倍数ファクタであるサンプリング周波数信号（Ｆｓ
ａｍｐｌｅ）を受信し、デシメーション・フィルタが、
ＡＤＣによって提供されるディジタル信号をベースバン
ド信号に変換する無線周波数レシーバ。

【００１７】（２）第１項に記載の無線周波数レシー
バであって、サンプリング周波数信号が、ＩＦより４倍
大きい無線周波数レシーバ。（３）第１項に記載の無線周波数レシーバであって、
デシメーション・フィルタが、倍数ファクタ又は倍数フ
ァクタの倍数に等しいデシメーション・ファクタを用い
る無線周波数レシーバ。（４）第３項に記載の無線周波数レシーバであって、
倍数ファクタが４に等しい無線周波数レシーバ。

【００１８】（５）ＲＦ信号を復調する方法であっ
て、ＲＦ信号とローカル・オシレータ信号を混合し、中
間周波数（ＩＦ）信号を提供し、アナログ−ディジタル
・コンバータ（ＡＤＣ）を用いて、ＩＦ信号をディジタ
ル信号に変換し、ベースバンド信号を生成するため、デ
シメーション・フィルタを用いてディジタル信号をデシ
メーションする工程を含む方法。

【００１９】（６）第５項に記載の方法であって、Ａ
ＤＣ及びデシメーション・フィルタに、ＩＦ信号周波数
の倍数ファクタ倍に等しいサンプリング周波数が提供さ
れる方法。（７）第６項に記載の方法であって、倍数ファクタが
４に等しい方法。（８）第７項に記載の方法であって、デシメーション
・フィルタが、４に等しいデシメーション・ファクタを
用いる方法。（９）第７項に記載の方法であって、デシメーション
・フィルタが、４又は４の倍数に等しいデシメーション
・ファクタを用いる方法。（１０）第６項に記載の方法であって、デシメーショ
ン・フィルタが、倍数ファクタ又は倍数ファクタの倍数
に等しいデシメーション・ファクタを用いる方法。

【００２０】（１１）無線周波数信号をＩＦ信号に変
換するためのミキサ（５０８）を含む無線周波数レシー
バが開示される。ＩＦ信号はその後、フィルタ（５１
０）及び自動利得制御回路（５１２）によって、フィル
タリング及び増幅される。その後、フィルタリングされ
増幅されたＩＦ信号は、その信号をアナログ信号からデ
ィジタル信号に変換するため、アナログ−ディジタル・
コンバータ（５１４）で受信される。そのディジタル信
号はその後、ディジタル信号をベースバンド信号（５２
０）に変換するため、デシメーション・フィルタ（５１
６）に供給される。ＡＤＣ（５１４）及びデシメーショ
ン・フィルタ（５１６）の両方に、好ましくはＩＦ信号
より少なくとも４倍大きいサンプリング周波数信号（５
１８）が供給される。デシメーション・フィルタ（５１
６）を用いることによって、第２のダウンコンバージョ
ン・ミキサの必要性がなくなり、このため、第２のミキ
サを用いることに関連する、関連ノイズ、電力消費、及
び歪みがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】先行技術のヘテロダイン・レシーバ・アーキテ
クチャを示す図。

【図２】先行技術のダイレクト・コンバージョン・レシ
ーバ・アーキテクチャを示す図。

【図３】先行技術のディジタル・ミキサ・レシーバ・ア
ーキテクチャを示す図。

【図４】図３のディジタル・ミキサのサンプリング・レ
ートを示す図。

【図５】本発明に従った、第２のミキサを有さないレシ
ーバ・アーキテクチャを示す図。

【図６】図５のレシーバ・アーキテクチャを用いたダウ
ンコンバージョンを示す図。

【符号の説明】

５０２ＲＦ信号５０４フロント・エンド・フィルタ５０６増幅器５０８ミキサ５１０フィルタ５１２自動利得制御回路（ＡＧＣ）５１４アナログ−ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）５１６デシメーション・フィルタ５１８サンプリング周波数信号５２０ベースバンド信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線周波数レシーバであって、無線周波数信号とローカル・オシレータ信号を受信し、
出力中間周波数（ＩＦ）信号を提供するためのミキサ
と、ＩＦ信号を受信し、それをディジタル信号に変換するた
めのアナログ−ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）と、そのディジタル信号に応答するデシメーション・フィル
タとを含み、ＡＤＣ及びデシメーション・フィルタが、
ＩＦ周波数信号の倍数ファクタであるサンプリング周波
数信号（Ｆｓａｍｐｌｅ）を受信し、デシメーション・
フィルタが、ＡＤＣによって提供されるディジタル信号
をベースバンド信号に変換する無線周波数レシーバ。
【請求項２】ＲＦ信号を復調する方法であって、ＲＦ信号とローカル・オシレータ信号を混合し、中間周
波数（ＩＦ）信号を提供し、アナログ−ディジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を用い
て、ＩＦ信号をディジタル信号に変換し、ベースバンド信号を生成するため、デシメーション・フ
ィルタを用いてディジタル信号をデシメーションする工
程を含む方法。