JP2002533004A - 低電力のプログラム可能なデジタルフィルタ - Google Patents
低電力のプログラム可能なデジタルフィルタInfo
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Abstract
Description
するためのプログラム可能なデジタルフィルタに関する。
囲にわたる種々の要求適用において使用されている。このような適用では、消費
される電力が最小のプログラム可能なデジタルフィルタが要求されることが多い
。
重アクセス(CDMA)システムのようなデジタルセルラー通信システムにおい
てとくに重要である。典型的なCDMAセルラー通信システムは、1以上の基地
局と通信している複数の移動トランシーバによって特徴付けられる。移動トラン
シーバによって送信された信号は基地局により受信され、しばしば移動交換局(
MSC)に中継される。次に、MSCはその信号を別の基地局、公衆交換電話網
(PSTN)または別の移動トランシーバに経路設定する。同様に、公衆交換電
話網は基地局および移動交換局を介して信号を移動装置に送信することができる
。
SC内で使用することがしばしば有効である。異なったサンプリングレートを適
合させるために、移動トランシーバ、基地局および、またはMSC内に配置され
たデジタルフィルタはしばしばプログラム可能に構成される。フィルタがプログ
ラム可能であることにより、移動トランシーバ仕様が変更されたときに、高価な
ハードウェアを取替える必要性もまた減少する。
遅延回路が直列に接続されている。レジスタの出力は、フィルタの伝達関数の係
数に関連付けられた利得を有する並列のプログラム可能な利得回路に接続されて
いる。利得回路の出力は直列に接続された乗算器に入力される。フィルタ設計に
おいて、過度に電力を消費し、貴重な回路板スペースを占める高価なデジタル乗
算器が必要とされることが多い。結果的にそのデジタル乗算器のために、フィル
タの電力消費量は増加し、移動トランシーバの電池の寿命が短くなる。
きるスペース効率のよい低電力のプログラム可能なデジタルフィルタが技術的に
必要とされている。さらに、低電力のプログラム可能なデジタルフィルタを含む
電力効率のよいトランシーバが必要とされている。
たされる。示されている実施形態において、本発明のフィルタはトランシーバに
より使用されるように構成され、入力信号を受信する第1の有限インパルス応答
フィルタセクションを含んでいる。この第1の有限インパルス応答フィルタセク
ションは第1の伝達関数を有している。その第1の有限インパルス応答フィルタ
セクションには、第2の伝達関数を有する無限インパルス応答フィルタセクショ
ンが接続されている。この無限インパルス応答フィルタセクションには、プログ
ラム可能なデジタルフィルタによる入力信号の受信に応答して濾波された出力信
号を出力する第2の有限インパルス応答フィルタセクションが接続されている。
第2の有限インパルス応答フィルタセクションは、第3の伝達関数を有している
。プログラム可能な係数は第1、第2および、または第3の伝達関数において与
えられる。
ている。第2の伝達関数は第2のプログラム可能な係数を有し、第3の伝達関数
は第3のプログラム可能な係数を有する。プログラム可能なデジタルフィルタは
さらに、制御信号を供給するプロセッサを含んでいる。この制御信号に応答して
、メモリが第1、第2および、または第3のプログラム可能な係数を供給する。
ハイパスフィルタセクションは、第1の有限インパルス応答フィルタセクション
に入力する。マルチプレクサはプロセッサからのバイパス制御信号に応答して、
ハイパスフィルタを選択的にバイパスする。そのプロセッサは直流オフセット、
すなわち入力信号中で生じたバイアスに応答して、バイパス制御信号を生成する
。
ョンは、入力信号中の通信ジャマー信号を除去するために第1のジャマーフィル
タ、第2のジャマーフィルタおよび第3のジャマーフィルタとを含んでいる。第
1、第2および第3のジャマーフィルタは、第1のプログラム可能な係数、第4
のプログラム可能な係数および第5のプログラム可能な係数をそれぞれ有する第
1、第2および第3のジャマーフィルタ伝達関数を有している。有限インパルス
応答フィルタセクションはさらに、第1、第2および第3のジャマーフィルタの
出力においてそれぞれ第1のビット切取り回路、第2のビット切取り回路および
第3のビット切取り回路を含んでいる。本発明の1例の実施形態において、第1
、第2および第3のビット切取り回路は、入力コードワードから3つの最上位ビ
ットと3つの最下位ビットを除去する。第1のビット切取り回路は第1のジャマ
ーフィルタの出力において直列に接続されている。第2のビット切取り回路は第
1のジャマーフィルタと第2のジャマーフィルタとの間に直列に接続されている
。第3のビット切取り回路は第2のジャマーフィルタと第3のジャマーフィルタ
との間に直列に接続されている。
化フィルタとを含んでいる。第1の等化フィルタの入力は、第1の有限インパル
ス応答フィルタセクションの出力に接続されている。第1の等化フィルタは2つ
のプログラム可能な係数を有し、第2の等化フィルタは1つのプログラム可能な
係数を有している。バイアスおよび利得補正回路は出力信号中のバイアスを除去
して出力信号の利得を調節する。
答してオフセット補償信号を供給する減算器を含んでいる。バイアスおよび利得
補正回路は、予め定められた数の最下位ビットをオフセット補償信号中のコード
ワードから除去し、それに応答してビット補正信号を供給する。バイアスおよび
利得補正回路はさらに、ビット補正信号を予め定められた係数により乗算し、そ
れに応答して利得調節信号を供給する乗算器を含んでいる。バイアスおよび利得
補正回路は第1の予め定められた数の最下位ビットと第2の予め定められた数の
最上位ビットとを利得調節信号中のコードワードから除去し、それに応答してプ
ログラム可能なデジタル出力フィルタ出力信号を供給する。
周波数を有する無線信号を受取るためのアンテナを含む通信システム受信機にお
いて構成されている。ミキサは無線信号を混合して中間周波数信号を生成する。
デルタシグマアナログデジタル変換器は、この中間周波数信号をデジタル中間周
波数信号に変換する。デジタルフィルタはプログラム可能なデジタルフィルタを
含み、このデジタル中間周波数信号を、(チップレート)*8サンプルレートによ
って特徴付けられるデジタルベースバンド信号に変換する。ベースバンドプロセ
ッサは、そのチップレートでデジタルベースバンド信号を処理する。
限インパルス応答フィルタセクションおよび有限インパルス応答フィルタセクシ
ョンのような種々のセクションに分離することによって容易にされる。フィルタ
の機能性をいくつかのブロックに分離して各ブロックに戦略的プログラム可能係
数を与えることにより、プログラム可能なデジタルフィルタの電力消費量を最小
にしながら、プログラム可能なデジタルフィルタの合成伝達関数に対する制御は
最大にされる。
れているが、本発明はそれに限定されるものではないことを理解すべきである。
当業者およびここに記載されている教示を利用する者は、本発明の技術的範囲内
における付加的な修正、適用および実施形態ならびに本発明が非常に有用なもの
となる付加的分野を認識するであろう。 図1は、本発明の教示にしたがって構成されたプログラム可能なデジタルフィ
ルタ10のブロック図である。プログラム可能なデジタルフィルタ10は、入力マル
チプレクサ12と、ハイパスフィルタ14と、有限インパルス応答(FIR)ジャマ
ーフィルタセクション16と、無限インパルス応答(IIR)等化フィルタセクシ
ョン18と、FIR等化フィルタ20と、および直流(DC)オフセット減算および
利得補正回路22とを含んでいる。マイクロプロセッサ24および関連したメモリ26
によってデジタルフィルタ10の種々の演算パラメータが制御される。パラメータ
はメモリ26に記憶され、このメモリ26は入力マルチプレクサ12、FIRジャマー
フィルタセクション16、IIR等化フィルタセクション18、FIR等化フィルタ
20およびDCオフセット減算および利得補正回路22に接続されている。
タを含む入力信号28を先行する利得ステップ回路およびデシメーションフィルタ
(以下さらに詳細に説明する)から受取る。当業者は、プログラム可能なデジタ
ルフィルタ10が本発明の技術的範囲を逸脱することなく利得ステップ回路以外の
別のタイプの回路によって先行されてもよいことを認識するであろう。
らの制御信号に応答してハイパスフィルタ14を選択的にバイパスする。マイクロ
プロセッサメモリ26は、マルチプレクサに入力されたデータにはハイパスフィル
タ14によって減衰されなければならないDCオフセットおよび、または他の信号
成分が含まれているか否かについての先在情報を記憶している。
フセットを除去するように設計されている。DCオフセットは、プログラム可能
なデジタルフィルタ10が使用される受信機の無線周波数(RF)フロントエンド
において先行するデルタシグマ(ΔΣ)変調器または他のコンポーネントから生
じる可能性がある(以下さらに詳細に説明するように)。入力信号28中にDCオ
フセットが存在しない場合に電力を節約するために、ハイパスフィルタ14がマル
チプレクサ12を介してバイパスされている。
に接続されている。FIRジャマーフィルタセクション16は、左から右に向かっ
て第3のジャマーフィルタ30、第1のビット切取り回路32、第2のジャマーフィ
ルタ34、第2のビット切取り回路36、第2のジャマーフィルタ38および第3のビ
ット切取り回路40を含んでいる。
れる。第3のジャマーフィルタ30はその入力により以下の伝達関数にしたがって
動作する: 4+b3 z-1+4z-2 [2] ここでb3 は、マイクロプロセッサ24およびマイクロプロセッサメモリ26によっ
て与えられたプログラム可能な係数である。この実施形態において、b3 はCD
MA信号に対して12乃至4の範囲内であり、また、周波数変調(FM)信号に
対して6である。最初および最後の係数、すなわち4および4は2の累乗であり
、それによってジャマーフィルタ30は当業者により廉価で簡単に構成されること
ができる。
のビット切取り回路32に入力され、その回路において3つの最上位ビット(MS
B)と3つの最下位ビット(LSB)が信号から切取られ、飽和される。飽和さ
れたビットの数は適用によって特定され、当業者は所定の適用に対するニーズを
満たすために切取られるビットの数を容易に調節することができる。ビット切取
り回路の設計および構成は、技術的によく知られている。
。この第2のジャマーフィルタ34は、切取られた信号により以下の伝達関数にし
たがって動作する: 8+b2 z-1+8z-2 [3] ここでb2 は、マイクロプロセッサ24およびマイクロプロセッサメモリ26によっ
て与えられたプログラム可能な係数である。この実施形態において、b2 はCD
MA信号に対して16乃至24の範囲の値であり、またFM信号に対して7であ
る。最初および最後の係数、すなわち8および8は2の累乗であり、それによっ
てジャマーフィルタ34は当業者により廉価で簡単に構成されることができる。
入力され、この回路において3つのMSBと4つのLSBが信号から切取られる
。その結果得られた切取られた信号は第1のジャマーフィルタ38に入力される。
第1のジャマーフィルタ38は、切取られた信号により以下の伝達関数にしたがっ
て動作する: 16+b1 z-1+16z-2 [4] ここでb1 は、マイクロプロセッサ24およびマイクロプロセッサメモリ26によっ
て与えられたプログラム可能な係数である。この実施形態において、b1 はCD
MA信号に対して22乃至2の範囲の値であり、またFM信号に対して5である
。最初および最後の係数、すなわち16および16は2の累乗であり、それによ
ってジャマーフィルタ38は当業者により廉価で簡単に構成されることができる。
入力され、この回路において2つのMSBと5つのLSBが信号から切取られる
。その結果得られた切取られた信号はFIRジャマーフィルタセクション16から
IIR等化フィルタセクション18に出力される。IIR等化フィルタセクション
18は、左から右に向かって、第1のIIR等化フィルタ42および第2のIIR等
化フィルタ44を含んでいる。
力信号が処理された後、パスバンドはドループされ、すなわち、パスバンドの高
い方の周波数端部を減衰(drop off)、あるいは下落(sag)される
。後続するIIR等化フィルタセクション18およびFIR等化フィルタ20はパス
バンドドループを除去し、位相応答特性を等化する。
ーフィルタセクション16の出力により動作する: 64/(64+a11z-1+a12z-2) [5] ここでa11およびa12は、マイクロプロセッサ24およびマイクロプロセッサメモ
リ26によって与えられたプログラム可能な係数である。この実施形態において、
a11はCDMA信号に対して15乃至−42の範囲の値であり、またFM信号に
対して0であり、一方a12はCDMA信号に対して40乃至54の範囲の値であ
り、またFM信号に対して0である。プログラム可能でない係数、すなわち64
は2の累乗であり、それによって第1のIIR等化フィルタ42の構成が廉価にな
る。
。第1のIIR等化フィルタ42は以下の伝達関数にしたがってFIRジャマーフ
ィルタセクション16の出力により動作する: 32/(32+a21z-1+16z-2) [6] ここでa21は、マイクロプロセッサ24およびマイクロプロセッサメモリ26によっ
て与えられたプログラム可能な係数である。この実施形態において、a21はCD
MA信号に対して2乃至−22の範囲の値であり、またFM信号に対して−27
である。プログラム可能でない係数、すなわち16および32は2の累乗であり
、それによって第1のIIR等化フィルタ42の構成が廉価になる。
FIR等化フィルタ20に入力される。FIR等化フィルタ20は以下の伝達関数に
したがってIIR等化セクション18の出力により動作する: −8+b4 z-1−8z-2 [7] ここでb4 は、マイクロプロセッサ24およびマイクロプロセッサメモリ26によっ
て与えられたプログラム可能な係数である。この実施形態において、b4 はCD
MA信号に対して32乃至44の範囲の値であり、またFM信号に対して29で
ある。プログラム可能でない係数、すなわち−8は2の累乗であり、それによっ
てFIR等化フィルタ20の構成が廉価になる。
に入力される。DCオフセット減算および利得補正回路22は、左から右に向かっ
てDCオフセット減算器46、第4のビット切取り回路48、利得補正乗算器50およ
び第5のビット切取り回路52を含んでいる。
、マイクロプロセッサ24および関連したメモリ26によって与えられたDCオフセ
ット値を減算する。マイクロプロセッサ24は、FIR等化フィルタ20の出力中で
生じたDCオフセットに関する先在情報をメモリ26によって維持する。
ると、6つのLSBが第4のビット切取り回路48によって信号から切取られる。
結果的に得られた切取られた信号は利得補正乗算器50に入力される。利得補正乗
算器50はメモリ26に記憶されている利得係数によって切取られた信号を乗算する
。この実施形態では、利得係数は1乃至8の範囲内である。
され、3つのMSBおよび3つのLSBは信号から切取られる。結果的に得られ
た切取られた信号は、DCオフセット減算および利得補正回路22から出力され、
プログラム可能なデジタルフィルタ10の出力を表す。プログラム可能なデジタル
フィルタ10の出力は、サンプルレート変換器(以下さらに詳細に説明するように
)に転送される。
ィルタ10およびこれが使用される回路中でのビット切取りによって導入されたD
Cオフセットを減算するものである。異なった回路セクションによって導入され
たDCオフセットは種々の段のDC利得に応じて異なった特性を有するため、D
Cオフセット減算器46によって行われるDCオフセット減算はプログラム可能で
あり、マイクロプロセッサ24によって制御される。
理された信号を1乃至8の範囲の定数と乗算する利得補正乗算器50によって行わ
れる。第5のビット切取り回路52によって行われたビット切取りの後、利得補正
乗算器50によって与えられる実効利得は1/8乃至1の範囲内である。利得調節
は、入力信号28のサンプリング周波数とは無関係にプログラム可能なデジタルフ
ィルタ10の利得をほぼ一定にする。さらに、プログラム可能な利得はプログラム
可能な段30、34、38、42、44および20内の信号レベルの最適化を容易にし、各段
によって要求されるビットの数を最小にする。さらに、要求されるビットの数を
最小にすることにより、プログラム可能なデジタルフィルタ10の電力効率が改善
される。
する3つのジャマーフィルタ30、34および38にジャマー排除を分割することによ
って容易にされる。これによって、要求される電力が最小でありながら、プログ
ラム可能なデジタルフィルタ10の濾波特性に対する制御が行われる。
さらに詳細に説明する)により使用されるように構成されている。式[2]乃至
[7]に対応した伝達関数は、ジャマーおよびその他の妨害を減衰するように設
計される。ほぼ900kHzより大きい周波数に対して、伝達関数は60dbを
越える減衰を行う。さらに、伝達関数は、基地局の位相プレワーピングと組合せ
られたときの総自乗平均エラーが予め定められた値を越えないように入力信号28
の位相を等化する。パスバンドは、プログラム可能なフィルタ10の総周波数応答
特性がパスバンドにおいてほぼ平坦であるように等化される。
るΔΣ変調器(以下さらに詳細に説明する)のサンプルレートである。FΔΣ/
24は2.5乃至3.3MHzの範囲内である。信号28の所望のパスバンドは、
0乃至630kHzに固定される。ストップバンドには、ほぼ900kHzより
大きい全ての周波数が含まれる。入力信号28のサンプルレートは、パスバンドお
よびストップバンドのエッジの位置により変化する。プログラム可能なフィルタ
10がプログラム可能であることにより、変化するサンプルレートの適合が容易に
なる。プログラム可能なフィルタ10は、厳しい電力消費要求が与えられた場合に
フィルタ周波数応答特性に対する制御を最大にする。プログラム可能なフィルタ
10において付加的なプログラム可能な係数を実施するには、付加的な乗算器が必
要であり、それらが追加の電力を消費する。
イパスフィルタ14は第1の減算器60を含み、その出力は第1のkビット切取り回
路62に接続されている。第1のkビット切取り回路62の出力は(N+k)ビット
レジスタ64に接続されている。(N+k)ビットレジスタの出力は、第2のkビ
ット切取り回路66の入力、2k 乗算器68、および第1の減算器60の負の入力に接
続されている。2k 乗算器68の出力は第1の減算器60の正の入力に入力される。
第1の減算器60の別の正の入力は、Nビット入力28を入力として受取る第2の2 k 乗算器70の出力に接続される。
れる。第2の減算器72の第1の正の入力はまたNビット入力70に接続される。第
2の減算器72の第2の正の入力は、第2の減算器72に−1を供給してkビット切
取り回路62および66によって導入された切取りバイアスを減算する−1レジスタ
74に接続される。
力における値をそれぞれ減算する。第1のkビット切取り回路62および第2のk
ビット切取り回路はkのLSBを対応した入力信号から切取り、ここでkは設計
定数である。第1の2k 乗算器68および第2の2k 乗算器70はそれらの各入力信
号を2k によって乗算し、それに応答して対応した出力を供給する。2k 乗算器
68および70は、簡単な左シフト回路により構成されることができる。
中の任意のDC成分を除去する: p=(2k-1 −1)/(2k-1 ) [8] 入力信号28のサンプリング速度がFΔΣ/24に等しい1kHzの1dB周波数
に対して、k=10およびp=1023/1024である。
Rジャマーフィルタ38のアーキテクチャは、図1のFIRジャマーフィルタセク
ション16のFIRジャマーフィルタ30,34およびFIR等化フィルタ20のアーキ
テクチャに類似している。FIRジャマーフィルタ38は、Nビット入力信号84を
受信する第1のNビットレジスタ82を含んでいる。この実施形態において、Nは
11である。第2のNビットレジスタ86は、第1のNビットレジスタ82の出力に
接続されている。第3のNビットレジスタ88は、第2のNビットレジスタ86の出
力に接続されている。第1の加算器90の入力は、第3のNビットレジスタ88の出
力に接続されている。第1の加算器90の第2の入力は、第2のNビットレジスタ
86の入力でもある第1のNビットレジスタ82の出力に接続されている。第1の加
算器90の出力は、入力信号を4ビットだけシフトする左シフト回路92に接続され
ている。左シフト回路92の出力は第2の加算器94の入力に接続されている。第2
の加算器94の第2の入力は係数乗算器96の出力に接続されている。係数乗算器96
の第1の入力は、プログラム可能なタップ値をマイクロプロセッサ24からレジス
タ(図1参照)のようなメモリ装置を介して受取る。係数乗算器の第2の入力は
、第3のNビットレジスタ88の入力でもある第2のNビットレジスタ86の出力に
接続されている。
FIRジャマーフィルタ38を修正して別のFIRフィルタ30、34および20を容易
に構成することが可能である。
存している。この実施形態において、利得は32乃至64の範囲の値である。ビ
ットの数はFIRジャマーフィルタ38内で増加することを認識すべきである。
る。IIR等化フィルタ42のアーキテクチャは、図1の第2のIIR等化フィル
タ44のアーキテクチャに類似している。第1のIIR等化フィルタ42はK−LS
B加算回路100 に対するNビット入力102 を受取る。K−LSB加算回路100 の
出力は、(N+K)ビット加算器104 に入力される。6−LSB切取り回路106
の出力はまた(N+K)ビット加算器104 に入力される。(N+K)ビット加算
器104 の出力は、K−LSB切取り回路108 の入力と第1の(N+K)ビットレ
ジスタ110 とに接続されている。K−LSB切取り回路108 の出力は、IIR等
化フィルタ42の出力を与える。第1の(N+K)ビットレジスタ110 の出力は、
第2の(N+K)ビットレジスタ112 の入力と、a11係数乗算器114 の入力とに
接続される。a11係数乗算器114 の別の入力は、a11係数を図1のマイクロプロ
セッサメモリ26から受取る。第2の(N+K)ビットレジスタ112 の出力は、a 12 係数乗算器116 の第1の入力に接続されている。a12係数乗算器116 の第2の
入力はa12係数を図1のマイクロプロセッサメモリ26から受取る。a11係数乗算
器114 とa12係数乗算器116 の出力は、(N+K+16)ビット加算器118 の入
力に供給される。(N+K+16)ビット加算器118 の出力は、6−LSB切取
り回路106 の入力に接続される。
をK−LSBだけ拡張する。付加的なK−LSBはゼロに設定され、IIR等化
フィルタ42の出力においてK−LSB切取り回路108 によって切取られる。Kの
値は所定の適用の要求にしたがって変化し、回路シミュレーションによって決定
される。この特定の実施形態において、K=0である。
加算器を飽和させている。ビットオーバーフローが発生した場合、加算器はそれ
らの出力を、その加算器が処理することのできる正の最大値または負の最小値の
いずれかに設定する。
R等化フィルタ42の利得は、係数a11およびa12に依存している。a11が利得に
与える影響は大きく、一方a12の影響は小さい。最悪のシナリオにおいてa12<
54の場合、結果的に得られる利得は8の因数より小さいものとなる。この場合
、Nビット入力信号102 は、IIR等化フィルタ42においてオーバーフローが確
実に発生しないようにする、すなわち結果的に得られたフィルタ出力がN個の供
給されたビットで適切に表されることを確実にするために、余分な3ビットを有
していなければならない。
タルフィルタの伝達関数の極のゼロをプロットした図130 である。この極のゼロ
のプロット図130 は単位円132 の上半分を示し、虚数軸134 と実数軸136 を含ん
でいる。単位円132 上の3つのゼロ138 は、900kHz乃至1.67MHzの
ストップバンド周波数上にひろがっている。3つのゼロ138 は、第1、第2、第
3のジャマーフィルタ38、34および30から発生され、最大ジャマー減衰のために
単位円132 上に配置される。630kHzにおけるパスバンドのエッジ付近に配
置された2つの極140 はパスバンドドループを補償し、フィルタ位相応答特性を
等化するのを助ける。2つの極140 はIIR等化フィルタセクション18から発生
される。実数軸136 上の2つのゼロ142 はさらにパスバンドドループを補償する
のを助け、それらはFIR等化フィルタ20から発生される。
示にしたがって構成された移動トランシーバ170 の概略図である。トランシーバ
170 は、左から右に向かって、アンテナ150 、デュプレクサ152 、RF−IF混
合回路174 、デルタシグマアナログデジタル変換器(ΔΣ ADC)176 、デジ
タルフィルタ172 およびベースバンドプロセッサ/復調器24' を含んでいる。ベ
ースバンドプロセッサ/復調器24' の出力は送信セクション180 に供給され、そ
れの出力はデュプレクサ152 に接続される。基準周波数発生回路154 はRF−I
F混合回路174 、ΔΣ ADC176 、デジタルフィルタ172 およびベースバンド
プロセッサ/復調器24' に接続され、必要な基準周波数をそれに供給する。
サンプルレート減少回路184 、利得ステップ回路186 、プログラム可能なデジタ
ルフィルタ10およびサンプルレート変換回路182 を含んでいる。
無線周波数(RF)信号の受信時、デュプレクサ152 は受信された信号をRF−
IF混合回路174 に導き、ここにおいてRF信号がIF信号に変換される。RF
−IF混合回路174 の構成は技術的に知られている。
それはデジタル信号に変換される。ΔΣ ADC176 は1ビットデジタルアナロ
グ変換器(示されていない)と直列のデルタシグマ変調器を含み、その構成は技
術的によく知られている。ΔΣ ADC176 は、望ましくない歪みが比較的高い
周波数のIF信号をデジタル信号に変換した結果生じないようにするために高い
ダイナミックレンジを有するように選択される。ΔΣ ADC176 は、デジタル
IF周波数信号をデジタルフィルタ172 に出力する。
びサンプルレート減少回路184 によってベースバンド周波数に下方変換される。
この下方変換およびサンプルレート減少回路184 はまたデジタルIF周波数信号
をデジタル同位相(I)および直角位相(Q)信号に分離する。結果的に得られ
たデジタルIおよびQベースバンド信号の利得は、利得ステップ回路186 におい
て調節される。利得ステップ回路はベースバンドプロセッサ/復調器78に接続さ
れる。
Qデジタルベースバンド信号中のジャマー信号およびその他の望ましくない信号
を減衰させる。このプログラム可能なデジタルフィルタ188はまた、デジタルフ
ィルタの複合位相応答特性を等化し、パスバンドドループを補償し、利得調節さ
れたIおよびQデジタルベースバンド信号中に存在する任意のDCオフセットを
除去するように設計されている。プログラム可能なデジタルフィルタの電力効率
的な設計はトランシーバ170 に対する設計制約を緩和するのを助け、その実施を
容易にする。
ンプルレート変換回路182 に出力される。このサンプルレート変換回路182 では
、IおよびQ信号のサンプルレートがチップレート、すなわちCHIP×8に変
換され、ベースバンドプロセッサ/復調器24' においてデスプレッドし、さらに
処理するための準備を整えられる。サンプルレート変換回路182 はデジタルフィ
ルタ172 の出力をベースバンドプロセッサ/復調器24' でのチップレートにレー
ト整合する。
調器24' 中の、レジスタのようなメモリ(図1の26参照)からプログラム可能な
係数をプログラム可能なデジタルフィルタ10に供給する。さらに、ベースバンド
プロセッサ/復調器24' は、音声または他の情報のようなデータを送信セクショ
ン180 に出力する。
を含み、当業者によく知られている技術により構成されてもよい。送信セクショ
ン180 は、ベースバンドプロセッサ/復調器24' から出力された信号を無線送信
のために処理する。処理された信号は、デュプレクサ152 によってアンテナ150
を介して送信される。
クロック信号190 が必要である。ΔΣ ADC176 には、このΔΣ ADC176
から出力された信号のサンプルレートに対応するFΔΣの周波数を有するFΔΣ
クロック信号192 が必要である。この実施形態では、FΔΣはCDMA(符号分
割多重アクセス)信号に対して60乃至80MHzの範囲の値である。
同様に、基準周波数発生回路154 はFΔΣ/6クロック信号156 、FΔΣ/2ク
ロック信号158 およびCHIP×8(チップレート)クロック信号160 をサンプ
ルレート変換回路182 に供給する。CHIP×8クロック信号160 はまたベース
バンドプロセッサ/復調器24' に供給される。
ザおよび、または電圧温度補償結晶発振器(VC−TCXO)のような位相ロッ
クループおよび周波数基準装置により構成されてもよい。
ルタ172 を介して利得調節、混合および濾波機能を行い、その結果寸法およびエ
ネルギ消費において大きな利点が得られる。さらに、通常のアナログ形態に固有
の利得および位相不整合問題がトランシーバ170 において実効的に除去される。
変換回路の構成は技術的に知られている。しかしながら、好ましい実施形態では
、サンプルレート変換回路182 は、本出願人にその権利が譲渡され、ここにおい
て参考文献とされている米国特許出願第09/119,073号明細書(“LOW-POWER SAMP
LE RATE CONVERTER ” Mathe氏らにより1998年 7月10日出願)の教示にしたがっ
て構成されている。
てきた。当業者は、本発明の技術的範囲内における付加的な修正、適用および実
施形態を認識するであろう。
うな適用、修正および実施形態の任意または全てのものをカバーするものである
。
ロック図。
等化フィルタのアーキテクチャを示すブロック図。
を示すブロック図。
関数の極のゼロをプロットした図。
って構成された移動トランシーバの概略図。
Claims (47)
- 【請求項1】 入力信号を受信し、第1の伝達関数を有する第1の有限イン
パルス応答フィルタセクションと、 第2の伝達関数を有する前記第1の有限インパルス応答フィルタセクションに
接続された無限インパルス応答フィルタセクションと、 前記無限インパルス応答フィルタセクションに接続され、プログラム可能なデ
ジタルフィルタによる前記入力信号の受信に応答して濾波された出力信号を出力
し、第3の伝達関数を有する第2の有限インパルス応答フィルタセクションと、 前記第1、第2または第3の伝達関数におけるプログラム可能な係数を供給す
る手段とを具備しているプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項2】 前記第1、第2および第3の伝達関数の係数は2の累乗であ
る請求項1記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項3】 前記第1、第2および第3の伝達関数は単位円上におけるゼ
ロの位置決めを容易にし、前記ゼロはストップバンド周波数上にひろがり、前記
単位円の実数軸上の付加的なゼロはパスバンドのドループを補償し、パスバンド
エッジ付近の極はパスバンドドループを補償してフィルタ位相応答特性を等化す
る請求項1記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項4】 前記第1の伝達関数は、第1のプログラム可能な係数を有し
ている請求項1記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項5】 前記第2の伝達関数は、第2のプログラム可能な係数を有し
ている請求項4記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項6】 前記第3の伝達関数は、第3のプログラム可能な係数を有し
ている請求項5記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項7】 前記プログラム可能な係数を供給する手段は、制御信号を供
給する制御手段を含んでいる請求項6記載のプログラム可能なデジタルフィルタ
。 - 【請求項8】 前記プログラム可能な係数を供給する手段は、前記制御信号
に応答して前記第1、第2および第3のプログラム可能な係数の少なくとも1つ
を供給するレジスタ手段を含んでいる請求項7記載のプログラム可能なデジタル
フィルタ。 - 【請求項9】 前記第1の有限インパルス応答フィルタセクションに入力を
供給するハイパスフィルタセクションをさらに含んでいる請求項7記載のプログ
ラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項10】 前記制御手段からのバイパス制御信号に応答して前記ハイ
パスフィルタを選択的にバイパスするマルチプレクサをさらに含んでいる請求項
9記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項11】 前記制御手段は、前記入力信号中に生じたバイアスに応答
して前記バイパス制御信号を発生するプロセッサを含んでいる請求項10記載の
プログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項12】 前記第1の有限インパルス応答フィルタセクションは、前
記入力信号中の通信ジャマー信号を除去する第1のジャマーフィルタ、第2のジ
ャマーフィルタおよび第3のジャマーフィルタを含んでいる請求項7記載のプロ
グラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項13】 前記第1、第2または第3のジャマーフィルタは、前記第
1のプログラム可能な係数を含む伝達関数を有している請求項12記載のプログ
ラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項14】 前記第1、第2および第3のジャマーフィルタは、前記第
1のプログラム可能な係数、第4のプログラム可能な係数および第5のプログラ
ム可能な係数をそれぞれ有する第1、第2および第3のジャマーフィルタ伝達関
数を有している請求項12記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項15】 前記有限インパルス応答フィルタセクションはさらに、前
記第1、第2および第3のジャマーフィルタの各出力において第1のビット切取
り回路、第2のビット切取り回路および第3のビット切取り回路をそれぞれ含ん
でいる請求項12記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項16】 前記第1、第2および第3のビット切取り回路は、3つの
最上位ビットと3つの最下位ビットとを入力コードワードから除去する手段を含
んでいる請求項15記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項17】 前記第1のビット切取り回路は、前記第1のジャマーフィ
ルタの出力に直列に接続されている請求項16記載のプログラム可能なデジタル
フィルタ。 - 【請求項18】 前記第2のビット切取り回路は、前記第1のジャマーフィ
ルタと前記第2のジャマーフィルタとの間に直列に接続されている請求項16記
載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項19】 前記第3のビット切取り回路は、前記第2のジャマーフィ
ルタと前記第3のジャマーフィルタとの間に直列に接続されている請求項16記
載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項20】 前記第1のインパルス応答フィルタセクションは、前記第
3のジャマーフィルタに接続された出力を有する選択的に付勢されるハイパスフ
ィルタを含んでいる請求項16記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項21】 前記第1のジャマーフィルタは伝達関数: 16+b1 z-1+16z-2 によって特徴付けられ、ここでzはzドメインにおける複素変数であり、b1 は
前記第1の係数である請求項16記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項22】 前記第2のジャマーフィルタは伝達関数: 8+b2 z-1+8z-2 によって特徴付けられ、ここでzはzドメインにおける複素変数であり、b2 は
前記第4の係数である請求項16記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項23】 前記第3のジャマーフィルタは伝達関数: 4+b3 z-1+4z-2 によって特徴付けられ、ここでzはzドメインにおける複素変数であり、b3 は
前記第5の係数である請求項16記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項24】 前記無限インパルス応答フィルタセクションは、第1の等
化フィルタおよび第2の等化フィルタを含んでいる請求項6記載のプログラム可
能なデジタルフィルタ。 - 【請求項25】 前記第1の等化フィルタの入力は、前記第1の有限インパ
ルス応答フィルタセクションの出力に接続されている請求項24記載のプログラ
ム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項26】 前記第1または第2の等化フィルタは、前記第2のプログ
ラム可能な係数を含む伝達関数を有している請求項24記載のプログラム可能な
デジタルフィルタ。 - 【請求項27】 前記第1の等化フィルタは伝達関数: 64/(64+a11z-1+a12z-2) によって特徴付けられ、ここでzはzドメインにおける複素変数であり、a11は
前記第2のプログラム可能な係数であり、a12は第6のプログラム可能な係数で
ある請求項24記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項28】 前記第2の等化フィルタは前記第1の等化フィルタの出力
に接続された入力を有し、伝達関数: 32/(32+a21z-1+16z-2) によって特徴付けられ、ここでzはzドメインにおける複素変数であり、a21は
第7のプログラム可能な係数であり、a12は第7のプログラム可能な係数である
請求項24記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項29】 前記第2の有限インパルス応答フィルタセクションは伝達
関数: −8+b4 z-1−8z-2 によって特徴付けられ、ここでzはzドメインにおける複素変数であり、b4 は
前記第3のプログラム可能な係数である請求項6記載のプログラム可能なデジタ
ルフィルタ。 - 【請求項30】 前記出力信号中のバイアスを除去し、前記出力信号の利得
を調節するバイアスおよび利得補正回路を含んでいる請求項6記載のプログラム
可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項31】 前記バイアスおよび利得補正回路は、バイアスを前記出力
信号から減算し、それに応答してオフセット補償信号を供給する減算器を含んで
いる請求項30記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項32】 前記バイアスおよび利得補正回路はさらに、予め定められ
た数の最下位ビットを前記オフセット補償信号中のコードワードから除去し、そ
れに応答してビット補正信号を供給する手段を含んでいる請求項31記載のプロ
グラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項33】 前記予め定められた数は6である請求項31記載のプログ
ラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項34】 前記バイアスおよび利得補正回路はさらに、前記ビット補
正信号をプログラム可能な係数により乗算し、それに応答して利得調節された信
号を供給する乗算器を含んでいる請求項32記載のプログラム可能なデジタルフ
ィルタ。 - 【請求項35】 前記バイアスおよび利得補正回路はさらに、第1の予め定
められた数の最下位ビットおよび第2の予め定められた数の最上位ビットを前記
利得調節された信号の中のコードワードから除去し、それに応答してプログラム
可能なデジタル出力フィルタ出力信号を供給する手段を含んでいる請求項34記
載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項36】 前記第1の予め定められた数は3であり、前記第2の予め
定められた数は4である請求項35記載のプログラム可能なデジタルフィルタ。 - 【請求項37】 第1の周波数を有する無線信号を受信するアンテナと、 前記無線信号を混合して中間周波数信号を生成するミキサと、 前記中間周波数信号をデジタル中間周波数信号に変換するデルタシグマアナロ
グデジタル変換器と、 前記デジタル中間周波数信号をデジタルベースバンド信号に変換するデジタル
フィルタと、 前記デジタルベースバンド信号を処理するベースバンドプロセッサとを具備し
ている通信システム受信機。 - 【請求項38】 前記デジタルフィルタは、入力信号を受信し、第1のプロ
グラム可能な係数を有する第1の伝達関数を有する第1の有限インパルス応答フ
ィルタセクションを含んでいる請求項37記載の通信システム受信機。 - 【請求項39】 前記デジタルフィルタはさらに、第2のプログラム可能な
係数を有する第2の伝達関数を有する前記第1の有限インパルス応答フィルタセ
クションに接続された無限インパルス応答フィルタセクションを含んでいる請求
項38記載の通信システム受信機。 - 【請求項40】 前記デジタルフィルタはさらに、前記無限インパルス応答
フィルタセクションに接続され、プログラム可能なデジタルフィルタによる前記
入力信号の受信に応答して濾波された出力信号を出力し、第3のプログラム可能
な係数を有する第3の伝達関数を有する第2の有限インパルス応答フィルタセク
ションを含んでいる請求項39記載の通信システム受信機。 - 【請求項41】 前記ベースバンドプロセッサは、前記デジタルベースバン
ド信号を復調および、またはデスプレッドする手段を含んでいる請求項37記載
の通信システム受信機。 - 【請求項42】 前記デジタルフィルタは、前記デジタルベースバンド信号
中のジャマー信号を排除する手段を含んでいる請求項37記載の通信システム受
信機。 - 【請求項43】 前記デジタルフィルタは、サンプルレート変換器を含んで
いる請求項37記載の通信システム受信機。 - 【請求項44】 前記デジタルフィルタは、前記デジタルベースバンド信号
中のバイアスを除去する手段を含んでいる請求項37記載の通信システム受信機
。 - 【請求項45】 前記デジタルフィルタは、前記デジタルベースバンド信号
中の利得を調節する手段を含んでいる請求項37記載の通信システム受信機。 - 【請求項46】 無線信号を受信するアンテナと、 前記無線信号を混合して中間周波数信号を生成するミキサと、 前記中間周波数信号をデジタル中間周波数信号に変換するデルタシグマアナロ
グデジタル変換器と、 前記デジタル中間周波数信号をデジタルベースバンド信号に変換するデジタル
フィルタと、 前記デジタルベースバンド信号を処理し、信号を出力するベースバンドプロセ
ッサと、 前記信号を送信する送信機とを具備しているトランシーバ。 - 【請求項47】 第1の伝達関数を有し、それに応答して第1の信号を供給
する第1の有限インパルス応答フィルタセクションによってデジタル信号におい
て動作し、 無限インパルス応答フィルタセクションによって前記第1の出力を濾波し、前
記第1の有限インパルス応答フィルタセクションが第2の伝達関数を有し、それ
に応答して第2の信号を供給し、 第3の伝達関数を有する第2の有限インパルス応答フィルタセクションによる
前記第2の信号の受信に応答して濾波された出力信号を出力し、 前記第1、第2または第3の伝達関数におけるプログラム可能な係数を供給す
るステップを含んでいるデジタル信号濾波方法。
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