JP2004173081A - A/d conversion circuit, a/d conversion control method, and a/d conversion program - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル携帯電話などの移動体通信で使用される受信機に関する。特に受信信号を比較的高い周波数でA/D変換し、チャンネル分離や復調機能を実現した場合において、性能劣化がなく、小型で安価な広域帯デジタル受信機を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】
広域帯デジタル受信機とは、RF帯あるいはIF帯において、広域帯信号をそのままA/D変換し、チャンネル分離以降の処理をデジタル回路で行う受信機である(特許文献1を参照)。
【0003】
【特許文献1】
特願昭61−504791
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の広域帯デジタル受信機では、A/D変換への入力周波数、すなわち、IF周波数を以下の理由であまり高く設定できないため、RF周波数が高い場合は、RFフロントエンド回路をダブルコンバージョンにする必要があり、RFフロントエンド回路の構成が複雑になって受信機の大型化を招くとともに、広域帯受信機の特徴である、特性のばらつきがない、経年劣化がない、調整が不要というメリットが得られにくいという問題があった。
【0005】
これは、サンプリング信号のアパーチャジッタ特性により、A/D変換時に誤差雑音が発生してA/D変換器の有効ビット数(ENoB:EffectiveNumer of Bits)が劣化するためである。この劣化はA/D変換器への入力信号周波数が高いほど顕著になる。図5に入力周波数対ENoBの特性例を示す。一般的な水晶発振器のアパーチャジッタの標準偏差は、数10ps程度である。図5は12BitのA/D変換器の場合であるが、σaが10psの時、入力周波数が10MHzを超えると、ENoBは急激に劣化し、入力周波数60MHzでは約8Bitになってしまう。
また、アパーチャジッタによる雑音電力は、入力信号電力に比例して増大する。図5はフルスケール信号を入力した場合の計算値を示している。したがって、例えば、大電力の干渉波と小電力の希望波を受信した場合、大電力の干渉波の影響で発生する雑音電力の影響で希望波のSNRが確保できなくなり、復調性能が劣化するという問題が発生する。
【0006】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、A/D変換器のENoBを増大させることができるA/D変換回路及びA/D変換制御方法並びにA/D変換プログラムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決すべくなされたもので、請求項1に記載の発明は、広域帯デジタル受信機における受信信号をA/D変換するA/D変換回路であって、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力する位相同期回路と、前記受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力する加算器と、該第2のクロック信号を加算した受信信号を該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して、不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタとを具備することを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、広域帯デジタル受信機における受信信号をA/D変換するA/D変換回路であって、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力する位相同期回路と、前記受信信号の入力を受けて、前記第1のクロック信号の周波数の2分の1以上の周波数帯を阻止するフィルタと、該フィルタを通過した受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力する加算器と、該第2のクロック信号を加算した受信信号を該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタとを具備することを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の発明は、広域帯デジタル受信機における受信信号をA/D変換するA/D変換回路であって、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力する位相同期回路と、前記受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力する加算器と、該第2のクロック信号を加算した受信信号を該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、該デジタル値の入力を受けて、前記受信信号に含まれる希望波の周波数帯域を阻止するフィルタと、該フィルタを通過したデジタル値と前記第1のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタとを具備することを特徴とする。
【0010】
請求項4に記載の発明は、広域帯デジタル受信機における受信信号をA/D変換するA/D変換回路であって、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、前記受信信号及び該第1のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第1のクロック信号を加算して出力する加算器と、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数を1/n(nは任意の数)倍した第2のクロック信号を出力する分周器と、該第1のクロック信号を加算した受信信号を該第2のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタとを具備することを特徴とする。
【0011】
請求項5に記載の発明は、広域帯デジタル受信機における受信信号をA/D変換するA/D変換回路であって、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数を1/n(nは任意の数)倍した第2のクロック信号を出力する分周器と、該第2のクロック信号をサンプリングクロックとして、前記受信信号を標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、第1のデジタル値を出力する第1のA/D変換器と、前記第2のクロック信号をサンプリングクロックとして、前記第1のクロック信号を標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、第2のデジタル値を出力する第2のA/D変換器と、該第2のデジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、前記第1のデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該第1のデジタル値に対して不均一サンプリングを行い、干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタとを具備することを特徴とする。
【0012】
請求項6に記載の発明は、広域帯デジタル受信機における受信信号をA/D変換するA/D変換方法であって、クロック信号発生回路が、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生し、位相同期回路が、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力し、加算器が、前記受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力し、A/D変換器が、該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして、該第2のクロック信号を加算した受信信号を標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力し、ジッタ検出部が、該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力し、不均一サンプリングデジタルフィルタが、前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して、不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力することを特徴とする。
【0013】
請求項7に記載の発明は、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力する位相同期回路と、前記受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力する加算器と、該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして、該第2のクロック信号を加算した受信信号を標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器とを具備する広域帯デジタル受信機におけるA/D変換処理をコンピュータに実行させるためのA/D変換プログラムであって、該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力する処理と、前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して、不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する処理とをコンピュータに実行させるためのA/D変換プログラムである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態のA/D変換回路の構成を示す全体構成図である。本実施形態のA/D変換回路は、クロック信号発生回路1と、位相同期回路(以下、PLLとする。)2と、加算器3と、バンドパスフィルタ(以下、BPFとする。)4と、A/D変換器(以下、ADCとする。)5と、ローパスフィルタ(以下、LPFとする。)6と、ジッタ検出部7と、不均一サンプリングBPF8とから構成される。
【0015】
クロック信号発生回路1は、PLL・2とADC・5に接続されており、周波数fsのアパーチャジッタ特性を持つクロック信号を発生し、位相同期回路2、ADC・5それぞれに出力する。
PLL・2は、ループ内の発振器からの出力とクロック信号との位相差が一定となるように、ループ内の発振器にフィードバックをかけて発振させる発振回路である。具体的には、クロック信号発生回路1と加算器3と接続されており、クロック信号発生回路1が発生する周波数fsのクロック信号の入力を受けて、これを基準信号とし、周波数fR(fR=n×fs:nは任意の数)であり、基準信号と位相が同期している参照信号R(t)を加算器3に出力する。
【0016】
加算器3は、PLL・2、BPF・4及びADC・5と接続されており、広域帯無線受信機に設けられたアンテナ(図示せず)が受信し、BPF・4でフィルタリングされた受信信号I(t)と、PLL・2から出力された参照信号R(t)の入力を受けて、これら信号を加算し、加算信号X(t)をADC・5に出力する。
BPF・4は、加算器3と接続されており、上述のアンテナから受信信号の入力を受けて、ADC・5のサンプリング周波数に対してエイリアスの発生しない帯域のみ信号を通過させるフィルタ特性、すなわち、ADC・5のサンプリング周波数(クロック信号発生回路1から入力されるクロック信号の周波数fs)の2分の1以上の周波数帯を阻止するフィルタ特性のアナログフィルタであって、加算器3に受信信号I(t)を出力する。
【0017】
ADC・5は、クロック信号発生回路1、加算器3、LPF・6及び不均一サンプリングBPF・8と接続されており、クロック信号発生回路1から出力された周波数fsのクロック信号の入力を受けて、これをサンプリングクロックとする。またADC・5は、加算器3から出力された加算信号X(t)の入力を受けて、加算信号X(t)を標本化(サンプル)し、標本化されたデジタル値を保持(ホールド)する。また、ADC・5は、このデジタル値をデジタル信号xk(図1のxkを参照。ただし、xk=Ik+Rk ここでIkは受信信号I(t)をA/D変換したデジタル信号、Rkは参照信号R(t)をA/D変換したデジタル信号である)としてLPF・6及び不均一サンプリングフィルタ8それぞれに出力する。
【0018】
LPF・6は、ADC・5とジッタ検出部7と接続されており、ADC・5からデジタル信号xkの入力を受けて、デジタル信号xkに含まれる希望波の周波数帯域、具体的にはデジタル信号Ikの周波数帯を阻止するフィルタ特性のデジタルフィルタであって、デジタル信号xkからデジタル信号Ikを除去したデジタル信号Rkをジッタ検出部7に出力する。
ジッタ検出部7は、LPF・6、不均一サンプリングBPF・8と接続されており、デジタル信号Rkの入力を受けて、デジタル信号Rkと参照信号R(t)の周波数fR又はクロック信号の周波数fsに基づいて、アパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)をN個すべて算出し不均一サンプリングBPF・8に出力する。
【0019】
ここで、アパーチャ時間τkは次式(1)により求められる。
【数1】
ただし、式(1)において
・A0は参照信号R(t)の振幅より算出可
・fR/fs=n
・τkは瞬時変動(平均値0のガウス分布に近似可)
であることから、ジッタ検出部7は、τkの平均化(狭域帯フィルタ)によりτk→0となることからφ0を算出し、さらに、この算出したφ0を式(1)に代入して、各kに対するアパーチャ時間τkを算出する。また同様にしてτkー pを算出する。
【0020】
不均一サンプリングBPF・8は、ADC・5、ジッタ検出部7と接続されており、ADC・5が出力したデジタル信号xk及びジッタ検出部7が出力したN個のアパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)の入力を受けて、アパーチャ時間τkー p(p≠0)、τkに基づいて、フィルタ係数h0〜hpを算出し、これらのフィルタ係数をセットして、デジタル信号xkに対して、不均一サンプリングを行い、参照信号R(t)を含む干渉波を除去し希望波ykを出力する。
ここで、フィルタ係数hpは次式(2)より求められる。
【数2】
ただし、式(2)においてhは既知のフィルタ係数である。
【0021】
デジタル信号xkは次式(3)で表される。
【数3】
ただし、式(3)においてxは、既知の信号値である。これら算出されたフィルタ係数とデジタル信号xkとを畳み込むと希望波ykは次式(4)で表される。
【数4】
【0022】
不均一サンプリングBPF・8は、具体的には例えば図2に示すように、p個の遅延素子Dt−1〜Dt−pと(p+1)個の乗算器10−0〜乗算器10−p、加算器11、RAM12、フィルタ係数演算部13から構成される。
乗算器10−0は、不均一サンプリングBPF・8のADC・5側の入力端子、加算器11と接続されており、ADC・5からのデジタル信号xkとフィルタ係数h0(フィルタ係数演算部13が各サンプル毎に上述の式に基づいて算出し、RAM12に書き込んだフィルタ係数h0が乗算器10−0に毎回セットされる。)とを乗算して、加算器11に出力する。
【0023】
また乗算器10−i(1≦i≦p)は、遅延素子Dt−i、加算器11と接続されており、遅延素子Dt−iのデジタル信号xk−iとフィルタ係数hiとを乗算して、加算器11に出力する。ここで、フィルタ係数hiはフィルタ係数演算部13が各サンプル毎に上述の式に基づいて算出し、この算出値がRAM12に書き込まれて、フィルタ係数hiが乗算器10−iに毎回セットされる。
【0024】
遅延素子Dt−1は、不均一サンプリングBPF・8のADC・5側の入力端子、遅延素子Dt−2、乗算器10−1と接続されており、ADC・5からのデジタル信号xkを所定時間だけ遅延させたデジタル信号xkー1を遅延素子Dt−2、乗算器10−1に出力する。また。遅延素子Dt−j(2≦j≦pー1)は、遅延素子Dt−j−1、遅延素子Dt−j+1、乗算器10−jと接続されており、遅延素子Dt−j−1からのデジタル信号xk−j+1を所定時間だけ遅延させたデジタル信号xkー jを遅延素子Dt−j+1、乗算器10−jに出力する。また。遅延素子Dt−pは、遅延素子Dt−p−1、乗算器10−pと接続されており、遅延素子Dt−p−1からのデジタル信号xkー p +1を所定時間だけ遅延させたデジタル信号xk−pを乗算器10−jに出力する。
【0025】
加算器11は、入力されるp+1個の加算信号h0xk、h1xk−1、…、hpxk―pをすべて加算した希望信号ykを出力する。
RAM12は、半導体メモリ等の一時記憶部であって、フィルタ係数演算部13が算出した乗算器10−0〜乗算器10−pにセットされるフィルタ係数h0〜hpが格納されている。なお、このフィルタ係数h0〜hpはワンサンプルごとにフィルタ係数演算部13によって更新された値が書き込まれる。
フィルタ係数演算部13は、アパーチャ時間τk〜τkー pの入力を受けて、上述の式によりアパーチャ時間τk〜τkー pワンサンプルごとに、つまり各kに対してフィルタ係数h0〜hpを算出し、RAM12にこれを書き込む。
【0026】
以下、本実施形態のA/D変換回路の動作について説明する。
アンテナにおいて受信された受信信号が本実施形態のA/D変換回路に入力されると、BPF・4を経由して加算器3に受信信号I(t)が入力される。
加算器3は、この受信信号I(t)と、PLL・2が出力した周波数fRの参照信号R(t)の入力を受けて、これら信号を加算し、加算信号X(t)をADC・5に出力する。
ADC・5は、クロック信号発生回路1から出力された周波数fsのクロック信号と加算器3から出力された加算信号X(t)の入力を受けて、加算信号X(t)をサンプリング周波数fsで標本化し、標本化されたデジタル値を保持する。
次に、ADC・5は、このデジタル値をデジタル信号xkとしてLPF・6及び不均一サンプリングフィルタ8それぞれに出力する。ここで、A/D変換後のデジタル信号xkは周波数fSのサンプリングクロックが、もともとアパーチャジッタによる誤差を含んでいるため、雑音が発生し、等価的にA/D変換のENoBを劣化させる。
【0027】
一方、このアパーチャジッタによる雑音は、各サンプル点が時間ずれτKを持つ不均一サンプリングだと解釈すれば、雑音成分は生じていない。そこで、τKを用いて、不均一サンプリングBPF・8のフィルタ係数を算出し、不均一サンプリングを行う。
すなわち、まずデジタル信号xkは、LPF・6において、デジタル信号Ikが除去され、デジタル信号Rkのみがジッタ検出部7に入力される。ジッタ検出部7は、デジタル信号Rkの入力を受けて、上述の式(2)を用いて、デジタル信号Rkと参照信号R(t)の周波数fR又はクロック信号の周波数fsからアパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)をN個すべて算出し、不均一サンプリングBPF・8に出力する。
【0028】
不均一サンプリングBPF・8は、ADC・5が出力したデジタル信号xk及びジッタ検出部7が出力したN個のアパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)の入力を受けて、アパーチャ時間τkー p(p≠0)、τkに基づいて、フィルタ係数h0〜hpを算出し、このフィルタ係数をセットして、デジタル信号xkに対して、不均一サンプリングを行い、参照信号R(t)を含む干渉波を除去し希望波ykを出力する。
なお、フィルタリング後は、希望波ykのみであるため、均一サンプリングに戻しても必要なSNRは十分確保することができる。
【0029】
したがって、本実施形態のA/D変換回路によれば、A/D変換時のアパーチャジッタによる雑音を減少させ、等価的にA/D変換回路全体のENoBを増大することができる効果が得られる。
【0030】
次に本発明のA/D変換回路の第2の実施形態について説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、ADC・5より後段部分の処理がすべてソフトウェアを用いてCPUやDSP等(図示せず)の演算部により実行される点にある。すなわち、本実施形態のA/D変換回路は、LPF・6、ジッタ検出部7、不均一サンプリングBPF・8の代わりにCPU等の演算部、ROM、RAM等の記憶部をさらに有することで構成される。
CPU等の演算部は、ROMに記憶された雑音処理プログラム、ジッタ検出処理プログラム、不均一サンプリング処理プログラムを読み出して、これを実行する。
【0031】
雑音処理プログラムとは、デジタル信号xkに含まれる希望波の周波数帯域、具体的にはデジタル信号Ikの周波数帯を阻止し、デジタル信号xkからデジタル信号Ikを除去する処理をCPUに実行させるためのプログラムである。
また、ジッタ検出処理プログラムとは、上述の式(1)を用いて、デジタル信号Rkと参照信号R(t)の周波数fR又はクロック信号の周波数fsからアパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)をN個算出する処理をCPUに実行させるためのプログラムである。
また、不均一サンプリング処理プログラムとは、上述の式(2)〜式(4)を用いて、雑音処理プログラムによって処理されたデジタル信号xk及びジッタ検出処理プログラムが算出したN個のアパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)の入力を受けて、アパーチャ時間τkー p(p≠0)、τkに基づいて、フィルタ係数h0〜hpを算出し、これらのフィルタ係数をセットして、デジタル信号xkに対して、不均一サンプリング処理を行い、参照信号R(t)を含む干渉波を除去し希望波ykを出力する処理をCPUに実行させるためのプログラムである。
RAMは、半導体メモリ等の一時記憶部であり、上述のRAM12と同様の構成である。
【0032】
以下、本実施形態のA/D変換回路の動作について、第1の実施形態と異なる点について説明し、共通する点については説明を省略する。
CPUは、ROMに記憶された雑音処理プログラム、ジッタ検出処理プログラム、不均一サンプリング処理プログラムを読み出して、これを実行する。すなわち、CPUは、ADC・5から出力されたデータ信号xk(=デジタル信号xk)の入力を受けて、雑音処理プログラムによるプロセスにしたがって、データ信号xkよりデータ信号Ik(=デジタル信号Ik)を除去し、デ−タ信号Rk(=デジタル信号Rk)のみをジッタ検出処理プログラムによるプロセスに渡す。
【0033】
CPUは、データ信号Rkがジッタ検出処理プログラムのプロセスに渡されたことを受けて、上述の式(2)を用いて、データ信号Rkと参照信号R(t)の周波数fR又はクロック信号の周波数fsからアパーチャ時間データτkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)をN個すべて算出し、RAMに書き込む。そして、N個すべてのアパーチャ時間データτkー pを不均一サンプリング処理プログラムのプロセスに対して渡す。
【0034】
CPUは、ジッタ検出処理プログラムからのN個のアパーチャ時間τkー pが不均一サンプリング処理プログラムのプロセスに対して渡されたことを受けて、アパーチャ時間τkー p(p≠0)、τkに基づいて、フィルタ係数データh0〜hpを算出し、RAMに書き込む。
次に、CPUは、ADC・5が出力したデータ信号xkの入力を受けて、デジタル信号xkに対して、セットされたフィルタ係数を用いて不均一サンプリングを行い、参照信号R(t)を含む干渉波部分のデータを除去し希望波部分のデータykを上位のアプリケーションに出力する。
【0035】
したがって、本実施形態のA/D変換回路によれば、A/D変換時のアパーチャジッタによる雑音を減少させ、等価的にA/D変換回路全体のENoBを増大することができる効果が得られる。また、CPUによりソフトウェアによる制御を行うので、回路変更等が必要な場合でも、ROM等にインストールされるプログラムを更新することで、変更を実現できるなど、変更・改良作業の効率を上げることができる効果が得られる。
【0036】
次に本発明の第3の実施形態について、図面を参照して説明する。図3は、本実施形態のA/D変換回路の構成を示す全体構成図である。本実施形態のA/D変換回路は、クロック信号発生回路31と、BPF・32と、分周器・33と、加算器3と、BPF・4と、ADC・5と、LPF・6と、ジッタ検出部7と、不均一サンプリングBPF8とから構成される。
すなわち、本実施形態のA/D変換回路が第1の実施形態のA/D変換回路と異なる点は、周波数fSのクロック信号を発生するクロック信号発生回路1の代わりに、周波数fRのクロック信号を発生するクロック信号発生回路31を設け、PLL・2の代わりに、参照信号R(t)を出力するBPF・32を設け、さらに、クロック信号発生回路31の発生するクロック信号の周波数を1/n倍した周波数fsのクロックを発生する分周器・33を設けた点である。
【0037】
クロック信号発生回路31は、BPF・32と分周器・33と接続されており、上述の周波数fRのアパーチャジッタ特性を持つクロック信号を発生し、BPF・32、分周器・33それぞれに出力する。
BPF・32は、加算器3と接続されており、周波数fRの持つクロック信号の入力を受けて、ADC・5のサンプリング周波数に対してエイリアスの発生しない帯域のみ信号を通過させるフィルタ特性、すなわち、ADC・5のサンプリング周波数(分周器・33から入力されるクロック信号の周波数fs)の2分の1以上の周波数帯を阻止するフィルタ特性のアナログフィルタであって、加算器3に参照信号R(t)を出力する。
【0038】
分周器・33は、ループ内の発振器からの出力との位相差が一定となるように、ループ内の発振器にフィードバックをかけて発振させる発振回路である。具体的には、クロック信号発生回路31とADC・5と接続されており、クロック信号発生回路31が発生する周波数fRのクロック信号の入力を受けて、これを基準信号とし、周波数fS(fs=1/n×fR:nは任意の数)であり、基準信号と位相が同期しているクロック信号をADC・5に出力する。
【0039】
したがって、本実施形態のA/D変換回路によれば、第1の実施形態と同様に、A/D変換時のアパーチャジッタによる雑音を減少させ、等価的にA/D変換回路全体のENoBを増大することができる効果が得られる。
【0040】
次に本発明の第4の実施形態について、図面を参照して説明する。図4は、本実施形態のA/D変換回路の構成を示す全体構成図である。本実施形態のA/D変換回路は、クロック信号発生回路31と、BPF・42と、分周器・43と、ADC・44と、BPF・4と、ADC・5と、ジッタ検出部7と、不均一サンプリングBPF8とから構成される。
すなわち、本実施形態のA/D変換回路が、第3の実施形態と異なる点は、加算器3とLPF・6を省略し、BPF・32の代わりにBPF・42を設け、分周器・33の代わりに分周器・43を設け、さらに、ADC・44を新たに設けた点である。
【0041】
BPF・42が、BPF・32と異なる点は、BPF・42がADC・44と接続されており、ADC・44に参照信号R(t)を出力する点である。
また、分周器・43が分周器・33と異なる点は、分周器・43がADC・5、ADC・44と接続されており、周波数fSのクロックをADC・5だけでなく、ADC・44にも出力する点である。
ADC・44は、BPF・42、分周器・43、ジッタ検出部7と接続されており、分周器・43から出力された周波数fsのクロック信号の入力を受けて、これをサンプリングクロックとする。またADC・5は、BPF・42から出力された参照信号R(t)の入力を受けて、参照信号R(t)を標本化(サンプル)し、標本化されたデジタル値を保持(ホールド)する。また、ADC・5は、このデジタル値をデジタル信号Rkとしてジッタ検出部7に出力する。
【0042】
以下、本実施形態のA/D変換回路の動作について、第3の実施形態と異なる点について説明し、共通する動作は説明を省略する。
アンテナにおいて受信された受信信号が本実施形態のA/D変換回路に入力されると、BPF・4を経由してADC・5に受信信号I(t)が入力される。
ADC・5は、クロック信号発生回路31から出力され、分周器・43で1/n倍された周波数fsのクロック信号と受信信号I(t)(本実施形態においては、I(t)=X(t))の入力を受けて、受信信号I(t)をサンプリング周波数fs標本化し、標本化されたデジタル値を保持する。
次に、ADC・5は、このデジタル値をデジタル信号xkとして不均一サンプリングフィルタ8それぞれに出力する。ここで、A/D変換後のデジタル信号xkは周波数fSのサンプリングクロックが、もともとアパーチャジッタによる誤差を含んでいるため、雑音が発生し、等価的にA/D変換のENoBを劣化させる。
【0043】
一方、このアパーチャジッタによる雑音は、各サンプル点が時間ずれτKを持つ不均一サンプリングだと解釈すれば、雑音成分は生じていない。そこで、τKを用いて、不均一サンプリングBPF・8のフィルタ係数を算出し、不均一サンプリングを行う。
すなわち、まずADC・44は、BPF・42から出力される参照信号R(t)の入力を受けて、分周器・43で1/n倍された周波数fsのクロック信号と参照信号R(t)の入力を受けて、参照信号R(t)をサンプリング周波数fs標本化し、標本化されたデジタル値を保持する。
次に、ADC・5は、このデジタル値をデジタル信号Rkとしてジッタ検出部7に出力する。
ジッタ検出部7は、デジタル信号Rkの入力を受けて、上述の式(2)を用いて、デジタル信号Rkと参照信号R(t)の周波数fR又はクロック信号の周波数fsからアパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)をN個すべて算出し、不均一サンプリングBPF・8に出力する。
【0044】
不均一サンプリングBPF・8は、ADC・5が出力したデジタル信号xk及びジッタ検出部7が出力したN個のアパーチャ時間τkー p(ただしpは0≦p≦N−1を満たす整数)の入力を受けて、アパーチャ時間τkー p(p≠0)、τkに基づいて、フィルタ係数h0〜hpを算出し、このフィルタ係数をセットして、デジタル信号xkに対して、不均一サンプリングを行い、参照信号R(t)を含む干渉波を除去し希望波ykを出力する。
なお、フィルタリング後は、希望波ykのみであるため、均一サンプリングに戻しても必要なSNRは十分確保することができる。
【0045】
したがって、本実施形態のA/D変換回路によれば、A/D変換時のアパーチャジッタによる雑音を減少させ、等価的にA/D変換回路全体のENoBを増大することができる効果が得られる。
【0046】
なお、上述のA/D変換回路はハードウェアによって構成される場合を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えばA/D変換回路は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。この場合、上述したA/D変換に関する一連の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、クロック信号発生回路が、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生し、位相同期回路が、第1のクロック信号の入力を受けて、第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力し、加算器が、受信信号及び第2のクロック信号の入力を受けて、受信信号に第2のクロック信号を加算して出力し、A/D変換器が、第2のクロック信号を加算した受信信号及び第1のクロック信号の入力を受けて、第1のクロック信号をサンプリングクロックとして受信信号を標本化し、デジタル値を保持するとともに、デジタル信号を出力し、ジッタ検出部が、デジタル信号の入力を受けて、デジタル値と第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力し、不均一サンプリングデジタルフィルタが、A/D変換器が出力したデジタル信号及びアパーチャ時間の入力を受けて、アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、フィルタ係数をセットして、デジタル信号に対して、不均一サンプリングを行い、第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力するので、A/D変換器のENoBを増大させることができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態のA/D変換回路の構成図である。
【図2】不均一サンプリングバンドパスフィルタ8の構成を示す構成図である。
【図3】第3実施形態のA/D変換回路の構成図である。
【図4】第4実施形態のA/D変換回路の構成図である。
【図5】入力周波数とENoB、SNRの関係を示す図である。
【符号の説明】
1…クロック信号発生回路
2…位相同期回路
3…加算器
4…バンドパスフィルタ
5…A/D変換器
6…ローパスフィルタ
7…ジッタ検出部
8…不均一サンプリングBPF[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiver used in mobile communication such as a digital mobile phone. In particular, the present invention provides a small-sized and inexpensive wide-band digital receiver that does not deteriorate in performance when A / D conversion is performed on a received signal at a relatively high frequency to realize channel separation and demodulation functions.
[0002]
[Prior art]
The wide band digital receiver is a receiver that performs A / D conversion of a wide band signal as it is in an RF band or an IF band, and performs processing after channel separation by a digital circuit (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 61-504791
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional wide band digital receiver, the input frequency to A / D conversion, that is, the IF frequency cannot be set too high for the following reasons. Therefore, when the RF frequency is high, the RF front-end circuit is switched to double conversion. And the structure of the RF front-end circuit becomes complicated, which leads to an increase in the size of the receiver. In addition, there are advantages that the characteristics of the wide band receiver are that there is no variation in characteristics, there is no aging deterioration, and no adjustment is required. Is difficult to obtain.
[0005]
This is because, due to the aperture jitter characteristic of the sampling signal, error noise occurs at the time of A / D conversion and the effective number of bits (ENoB: Effective Number of Bits) of the A / D converter deteriorates. This deterioration becomes more remarkable as the input signal frequency to the A / D converter increases. FIG. 5 shows an example of the characteristics of the input frequency versus the ENoB. The standard deviation of the aperture jitter of a general crystal oscillator is about several tens ps. FIG. 5 shows the case of the 12-bit A / D converter. When σa is 10 ps and the input frequency exceeds 10 MHz, the ENoB rapidly deteriorates and becomes about 8 bits at an input frequency of 60 MHz.
Also, noise power due to aperture jitter increases in proportion to input signal power. FIG. 5 shows calculated values when a full-scale signal is input. Therefore, for example, when a high-power interference wave and a low-power desired wave are received, the SNR of the desired wave cannot be secured due to the influence of noise power generated by the influence of the high-power interference wave, and the demodulation performance deteriorates. Problems arise.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an A / D conversion circuit, an A / D conversion control method, and an A / D conversion method capable of increasing the ENoB of an A / D converter. Another object of the present invention is to provide a D conversion program.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an invention according to
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver, wherein the clock generates a first clock signal having aperture jitter characteristics of a predetermined frequency. A signal generation circuit, receiving the input of the first clock signal, multiplying the frequency of the first clock signal by n (n is an arbitrary number), and synthesizing the second clock signal in phase with the first clock signal. A phase synchronization circuit that outputs a clock signal, a filter that receives the input of the reception signal, and blocks a frequency band equal to or more than half the frequency of the first clock signal, and a reception signal that has passed through the filter. An adder that receives the second clock signal, adds the second clock signal to the received signal, and outputs the added signal; and outputs the received signal obtained by adding the second clock signal to the first clock signal. Sampling A / D converter that samples as a lock, holds the digital value obtained by the sampling, and outputs the digital value, and receives the input of the digital value, and A jitter detector that calculates and outputs an aperture time based on the frequency of the clock signal of the second clock signal, and receives a digital value output by the A / D converter and the input of the aperture time, and performs filtering based on the aperture time. Calculating a coefficient, setting the filter coefficient, performing non-uniform sampling on the digital value, removing an interference wave including the second clock signal, and outputting a desired wave. It is characterized by having.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver, wherein the clock generates a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency. A signal generation circuit, receiving the input of the first clock signal, multiplying the frequency of the first clock signal by n (n is an arbitrary number), and synthesizing the second clock signal in phase with the first clock signal. A phase synchronization circuit that outputs a clock signal, an adder that receives the input of the reception signal and the second clock signal, adds the second clock signal to the reception signal, and outputs the added signal; An A / D converter that samples the received signal obtained by adding the clock signal, uses the first clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs the digital value; Receiving an input of the total value, a filter for blocking a frequency band of a desired wave included in the received signal, and an aperture time is calculated based on a digital value passed through the filter and a frequency of the first clock signal. Receiving a digital value output from the A / D converter and the aperture time, calculating a filter coefficient based on the aperture time, setting the filter coefficient, and setting the filter coefficient; A non-uniform sampling digital filter for performing non-uniform sampling on the value, removing an interference wave including the second clock signal, and outputting a desired wave.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver, wherein the clock generates a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency. A signal generation circuit, an adder receiving the input of the received signal and the first clock signal, adding the first clock signal to the received signal and outputting the added signal, and an input of the first clock signal. A frequency divider that outputs a second clock signal obtained by multiplying the frequency of the first clock signal by 1 / n (n is an arbitrary number), and a reception signal obtained by adding the first clock signal to the frequency divider. An A / D converter that samples the second clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs the digital value, and receives the input of the digital value, value A jitter detector for calculating and outputting an aperture time based on the frequency of the first or second clock signal, and receiving the input of the digital value output by the A / D converter and the aperture time, Calculating a filter coefficient based on time, setting the filter coefficient, performing uneven sampling on the digital value, removing an interference wave including the second clock signal, and outputting a desired wave; And a sampling digital filter.
[0011]
A fifth aspect of the present invention is an A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver, wherein the clock generates a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency. A signal generating circuit, and a frequency divider receiving the input of the first clock signal and outputting a second clock signal obtained by multiplying the frequency of the first clock signal by 1 / n (n is an arbitrary number) A first A / D converter that samples the received signal using the second clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs a first digital value; , Using the second clock signal as a sampling clock, sampling the first clock signal, holding a digital value obtained by the sampling, and outputting a second digital value And an A / D converter, and a jitter detector that receives the input of the second digital value, calculates and outputs an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal. Receiving the input of the first digital value and the aperture time, calculating a filter coefficient based on the aperture time, setting the filter coefficient, and performing non-uniform sampling on the first digital value. And a non-uniform sampling digital filter for removing an interference wave and outputting a desired wave.
[0012]
The invention according to claim 6 is an A / D conversion method for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver, wherein the clock signal generation circuit has an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency. A clock signal is generated, and a phase synchronization circuit receives the input of the first clock signal, multiplies the frequency of the first clock signal by n (n is an arbitrary number), and A phase-synchronized second clock signal is output, and an adder receives the received signal and the second clock signal, adds the second clock signal to the received signal, and outputs the result. A / D converter samples the received signal obtained by adding the second clock signal using the first clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and converts the digital value into Output Receiving the digital value, calculating and outputting an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal. Receiving the input of the digital value output from the / D converter and the aperture time, calculating a filter coefficient based on the aperture time, setting the filter coefficient, and performing non-uniform sampling on the digital value. And removing an interference wave including the second clock signal and outputting a desired wave.
[0013]
The invention according to
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the configuration of the A / D conversion circuit of the present embodiment. The A / D conversion circuit according to the present embodiment includes a clock
[0015]
The clock
The
[0016]
The
The BPF 4 is connected to the
[0017]
The
[0018]
The LPF 6 is connected to the
The
[0019]
Here, the aperture time τk is obtained by the following equation (1).
(Equation 1)
However, in equation (1)
・ A0Can be calculated from the amplitude of the reference signal R (t)
・ FR/ Fs= N
・ Τk is instantaneous fluctuation (approximate to Gaussian distribution with mean 0)
Therefore, the
[0020]
The non-uniform sampling BPF · 8 is connected to the ADC · 5 and the
Here, the filter coefficient hpIs obtained from the following equation (2).
(Equation 2)
Here, in the equation (2), h is a known filter coefficient.
[0021]
The digital signal xk is represented by the following equation (3).
(Equation 3)
Here, in Expression (3), x is a known signal value. When the calculated filter coefficients and digital signal xk are convolved, desired wave yk is expressed by the following equation (4).
(Equation 4)
[0022]
As shown in FIG. 2, for example, the
The multiplier 10-0 is connected to the input terminal on the ADC / 5 side of the non-uniform sampling BPF / 8 and the
[0023]
The multiplier 10-i (1 ≦ i ≦ p) is connected to the delay element Dt-i and the
[0024]
The delay element Dt-1 is connected to the input terminal on the ADC / 5 side of the non-uniform sampling BPF / 8, the delay element Dt-2, and the multiplier 10-1, and outputs the digital signal xk from the ADC / 5 for a predetermined time. Digital signal x delayed byk-1To the delay element Dt-2 and the multiplier 10-1. Also. Delay element Dtj(2 ≦ j ≦ p−1) is the delay element Dt-j-1, Delay element Dt-j + 1, Multiplier 10-j and a delay element Dt-j-1Digital signal x fromk-j + 1Is a digital signal x delayed by a predetermined timek- jIs the delay element Dt-j + 1, To the multiplier 10-j. Also. Delay element DtpIs the delay element Dtp-1, Multiplier 10-p and a delay element Dtp-1Digital signal x fromk- p +1Is a digital signal x delayed by a predetermined timek-pIs output to the multiplier 10-j.
[0025]
The
The
The
[0026]
Hereinafter, the operation of the A / D conversion circuit of the present embodiment will be described.
When the received signal received by the antenna is input to the A / D conversion circuit of the present embodiment, the received signal I (t) is input to the
The
The
Next, the
[0027]
On the other hand, the noise due to the aperture jitter is such that each sample point has a time lag τKWhen interpreted as non-uniform sampling with, no noise component is generated. Then, τKIs used, the filter coefficient of the non-uniform sampling BPF · 8 is calculated, and non-uniform sampling is performed.
That is, in the digital signal xk, the digital signal Ik is first removed in the LPF 6, and only the digital signal Rk is input to the
[0028]
The non-uniform sampling BPF · 8 is composed of the digital signal xk output from the ADC · 5 and the N aperture times τ output from the
Since only the desired wave yk is obtained after the filtering, the required SNR can be sufficiently secured even if the sampling is returned to the uniform sampling.
[0029]
Therefore, according to the A / D conversion circuit of the present embodiment, it is possible to reduce the noise due to the aperture jitter at the time of A / D conversion and to equivalently increase the ENoB of the entire A / D conversion circuit. .
[0030]
Next, a second embodiment of the A / D conversion circuit of the present invention will be described. The present embodiment is different from the first embodiment in that all processes subsequent to the
An arithmetic unit such as a CPU reads a noise processing program, a jitter detection processing program, and a non-uniform sampling processing program stored in the ROM, and executes them.
[0031]
The noise processing program is for causing the CPU to execute a process of blocking a frequency band of a desired wave included in the digital signal xk, specifically, a frequency band of the digital signal Ik and removing the digital signal Ik from the digital signal xk. It is a program.
Further, the jitter detection processing program uses the above equation (1) to calculate the frequency f of the digital signal Rk and the reference signal R (t).ROr the frequency f of the clock signalsTo aperture time τk- p(Where p is an integer satisfying 0 ≦ p ≦ N−1) is a program for causing the CPU to execute processing for calculating N pieces.
The non-uniform sampling processing program is a digital signal xk processed by the noise processing program and N aperture times τ calculated by the jitter detection processing program, using the above-described equations (2) to (4).k- p(Where p is an integer satisfying 0 ≦ p ≦ N−1) and the aperture time τk- p(P ≠ 0), τkBased on the filter coefficient h0~ HpIs calculated, these filter coefficients are set, and non-uniform sampling processing is performed on the digital signal xk to remove the interference wave including the reference signal R (t) and output the desired wave yk to the CPU. This is a program to be executed.
The RAM is a temporary storage unit such as a semiconductor memory, and has the same configuration as the
[0032]
Hereinafter, the operation of the A / D conversion circuit according to the present embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment, and description of common points will be omitted.
The CPU reads out and executes the noise processing program, the jitter detection processing program, and the non-uniform sampling processing program stored in the ROM. That is, the CPU receives the input of the data signal xk (= digital signal xk) output from the
[0033]
In response to the data signal Rk being passed to the process of the jitter detection processing program, the CPU uses the above equation (2) to calculate the frequency f of the data signal Rk and the reference signal R (t).ROr the aperture time data τ from the clock signal frequency fs.k- p(Where p is an integer satisfying 0 ≦ p ≦ N−1) is calculated for all N and written to the RAM. And all N aperture time data τk- pTo the process of the non-uniform sampling processing program.
[0034]
The CPU calculates N aperture times τ from the jitter detection processing program.k- pIs passed to the process of the non-uniform sampling processing program, the aperture time τk- p(P ≠ 0), τkBased on the filter coefficient data h0~ HpIs calculated and written to the RAM.
Next, the CPU receives the input of the data signal xk output from the ADC · 5, performs non-uniform sampling on the digital signal xk using the set filter coefficient, and includes the reference signal R (t). The data of the interference wave part is removed, and the data yk of the desired wave part is output to the upper application.
[0035]
Therefore, according to the A / D conversion circuit of the present embodiment, it is possible to reduce the noise due to the aperture jitter at the time of A / D conversion and to equivalently increase the ENoB of the entire A / D conversion circuit. . Further, since control by software is performed by the CPU, even when a circuit change or the like is required, the program installed in the ROM or the like can be updated to realize the change, thereby improving the efficiency of the change / improvement work. The effect is obtained.
[0036]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an overall configuration diagram showing the configuration of the A / D conversion circuit of the present embodiment. The A / D conversion circuit of this embodiment includes a clock
That is, the difference between the A / D conversion circuit of the present embodiment and the A / D conversion circuit of the first embodiment is that the frequency fSInstead of the clock
[0037]
The clock
The
[0038]
The frequency divider 33 is an oscillation circuit that oscillates by applying feedback to the oscillator in the loop so that the phase difference from the output from the oscillator in the loop becomes constant. Specifically, the clock
[0039]
Therefore, according to the A / D conversion circuit of the present embodiment, similarly to the first embodiment, noise due to aperture jitter during A / D conversion is reduced, and ENoB of the entire A / D conversion circuit is equivalently reduced. The effect that can be increased is obtained.
[0040]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an overall configuration diagram showing the configuration of the A / D conversion circuit of the present embodiment. The A / D conversion circuit of the present embodiment includes a clock
That is, the difference between the A / D conversion circuit of the present embodiment and the third embodiment is that the
[0041]
The
The difference between the
The
[0042]
Hereinafter, the operation of the A / D conversion circuit according to the present embodiment will be described with respect to differences from the third embodiment, and description of common operations will be omitted.
When the received signal received by the antenna is input to the A / D conversion circuit of the present embodiment, the received signal I (t) is input to the
The
Next, the
[0043]
On the other hand, the noise due to the aperture jitter is such that each sample point has a time lag τKWhen interpreted as non-uniform sampling with, no noise component is generated. Then, τKIs used, the filter coefficient of the non-uniform sampling BPF · 8 is calculated, and non-uniform sampling is performed.
That is, first, the
Next, the
The
[0044]
The non-uniform sampling BPF · 8 is composed of the digital signal xk output from the ADC · 5 and the N aperture times τ output from the
Since only the desired wave yk is obtained after the filtering, the required SNR can be sufficiently secured even if the sampling is returned to the uniform sampling.
[0045]
Therefore, according to the A / D conversion circuit of the present embodiment, it is possible to reduce the noise due to the aperture jitter at the time of A / D conversion and to equivalently increase the ENoB of the entire A / D conversion circuit. .
[0046]
Although the above-described A / D conversion circuit has been described as being configured by hardware, the present invention is not limited to this. For example, the A / D conversion circuit has a computer system inside. Is also good. In this case, the series of processes related to the above-described A / D conversion are stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above-described process is performed by reading and executing the program by the computer. . Here, the computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the clock signal generation circuit generates the first clock signal having the aperture jitter characteristic of a predetermined frequency, and the phase synchronization circuit receives the input of the first clock signal, The frequency of the first clock signal is multiplied by n (n is an arbitrary number), a second clock signal synchronized with the first clock signal is output, and the adder outputs the received signal and the second clock signal. Upon receiving the input, the second clock signal is added to the received signal and output. The A / D converter receives the input of the received signal obtained by adding the second clock signal and the first clock signal, and 1 is used as a sampling clock to sample a received signal, hold a digital value, and output a digital signal. The jitter detector receives the input of the digital signal, and receives the digital value and the first or second clock. An aperture time is calculated and output based on the frequency of the input signal, and a non-uniform sampling digital filter receives the input of the digital signal output from the A / D converter and the aperture time, and receives a filter coefficient based on the aperture time. Is calculated, a filter coefficient is set, non-uniform sampling is performed on the digital signal, an interference wave including the second clock signal is removed, and a desired wave is output. The effect that can be increased is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an A / D conversion circuit according to a first embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a non-uniform
FIG. 3 is a configuration diagram of an A / D conversion circuit according to a third embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of an A / D conversion circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between an input frequency, ENoB, and SNR.
[Explanation of symbols]
1. Clock signal generation circuit
2 ... Phase synchronization circuit
3 ... Adder
4: Bandpass filter
5 ... A / D converter
6 ... Low-pass filter
7. Jitter detector
8: Non-uniform sampling BPF
Claims (7)
所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、
該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力する位相同期回路と、
前記受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力する加算器と、
該第2のクロック信号を加算した受信信号を該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、
該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、
前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して、不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタと
を具備することを特徴とするA/D変換回路。An A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver,
A clock signal generating circuit for generating a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency;
Upon receiving the input of the first clock signal, the frequency of the first clock signal is multiplied by n (n is an arbitrary number), and a second clock signal phase-synchronized with the first clock signal is output. A phase locked loop,
An adder that receives the input of the reception signal and the second clock signal, adds the second clock signal to the reception signal, and outputs the result;
A / D converter that samples the received signal obtained by adding the second clock signal using the first clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs the digital value When,
A jitter detector that receives the input of the digital value, calculates and outputs an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal,
Upon receiving the digital value output from the A / D converter and the input of the aperture time, a filter coefficient is calculated based on the aperture time, and the filter coefficient is set. An A / D conversion circuit comprising: a non-uniform sampling digital filter that performs sampling, removes an interference wave including the second clock signal, and outputs a desired wave.
所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、
該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力する位相同期回路と、
前記受信信号の入力を受けて、前記第1のクロック信号の周波数の2分の1以上の周波数帯を阻止するフィルタと、
該フィルタを通過した受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力する加算器と、
該第2のクロック信号を加算した受信信号を該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、
該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、
前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタと
を具備することを特徴とするA/D変換回路。An A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver,
A clock signal generating circuit for generating a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency;
Upon receiving the input of the first clock signal, the frequency of the first clock signal is multiplied by n (n is an arbitrary number), and a second clock signal phase-synchronized with the first clock signal is output. A phase locked loop,
A filter for receiving the input of the reception signal and blocking a frequency band equal to or more than half the frequency of the first clock signal;
An adder receiving the input of the received signal and the second clock signal that have passed through the filter, adding the second clock signal to the received signal, and outputting the added signal;
A / D converter that samples the received signal obtained by adding the second clock signal using the first clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs the digital value When,
A jitter detector that receives the input of the digital value, calculates and outputs an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal,
Receiving the digital value output from the A / D converter and the input of the aperture time, calculating a filter coefficient based on the aperture time, setting the filter coefficient, and performing non-uniform sampling on the digital value. And a non-uniform sampling digital filter for removing an interference wave including the second clock signal and outputting a desired wave.
所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、
該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力する位相同期回路と、
前記受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力する加算器と、
該第2のクロック信号を加算した受信信号を該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、
該デジタル値の入力を受けて、前記受信信号に含まれる希望波の周波数帯域を阻止するフィルタと、
該フィルタを通過したデジタル値と前記第1のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、
前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタと
を具備することを特徴とするA/D変換回路。An A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver,
A clock signal generating circuit for generating a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency;
Upon receiving the input of the first clock signal, the frequency of the first clock signal is multiplied by n (n is an arbitrary number), and a second clock signal phase-synchronized with the first clock signal is output. A phase locked loop,
An adder that receives the input of the reception signal and the second clock signal, adds the second clock signal to the reception signal, and outputs the result;
A / D converter that samples the received signal obtained by adding the second clock signal using the first clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs the digital value When,
A filter that receives the input of the digital value and blocks a frequency band of a desired wave included in the received signal;
A jitter detector that calculates and outputs an aperture time based on the digital value passed through the filter and the frequency of the first clock signal;
Receiving the digital value output from the A / D converter and the input of the aperture time, calculating a filter coefficient based on the aperture time, setting the filter coefficient, and performing non-uniform sampling on the digital value. And a non-uniform sampling digital filter for removing an interference wave including the second clock signal and outputting a desired wave.
所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、
前記受信信号及び該第1のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第1のクロック信号を加算して出力する加算器と、
該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数を1/n(nは任意の数)倍した第2のクロック信号を出力する分周器と、
該第1のクロック信号を加算した受信信号を該第2のクロック信号をサンプリングクロックとして標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力するA/D変換器と、
該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、
前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタと
を具備することを特徴とするA/D変換回路。An A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver,
A clock signal generating circuit for generating a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency;
An adder that receives the input of the reception signal and the first clock signal, adds the first clock signal to the reception signal, and outputs the result;
A frequency divider that receives the input of the first clock signal and outputs a second clock signal obtained by multiplying the frequency of the first clock signal by 1 / n (n is an arbitrary number);
A / D converter that samples a received signal obtained by adding the first clock signal and uses the second clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs the digital value When,
A jitter detector that receives the input of the digital value, calculates and outputs an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal,
Receiving the digital value output from the A / D converter and the input of the aperture time, calculating a filter coefficient based on the aperture time, setting the filter coefficient, and performing non-uniform sampling on the digital value. And a non-uniform sampling digital filter for removing an interference wave including the second clock signal and outputting a desired wave.
所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生するクロック信号発生回路と、
該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数を1/n(nは任意の数)倍した第2のクロック信号を出力する分周器と、
該第2のクロック信号をサンプリングクロックとして、前記受信信号を標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、第1のデジタル値を出力する第1のA/D変換器と、
前記第2のクロック信号をサンプリングクロックとして、前記第1のクロック信号を標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、第2のデジタル値を出力する第2のA/D変換器と、
該第2のデジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力するジッタ検出部と、
前記第1のデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該第1のデジタル値に対して不均一サンプリングを行い、干渉波を除去し希望波を出力する不均一サンプリングデジタルフィルタと
を具備することを特徴とするA/D変換回路。An A / D conversion circuit for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver,
A clock signal generating circuit for generating a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency;
A frequency divider that receives the input of the first clock signal and outputs a second clock signal obtained by multiplying the frequency of the first clock signal by 1 / n (n is an arbitrary number);
A first A / D converter that samples the reception signal using the second clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs a first digital value;
A second A / D converter that samples the first clock signal using the second clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and outputs a second digital value Container,
A jitter detector that receives the second digital value, calculates and outputs an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal,
Receiving the first digital value and the aperture time, calculating a filter coefficient based on the aperture time, setting the filter coefficient, and performing non-uniform sampling on the first digital value And a non-uniform sampling digital filter for removing an interference wave and outputting a desired wave.
クロック信号発生回路が、所定の周波数のアパーチャジッタ特性を持つ第1のクロック信号を発生し、
位相同期回路が、該第1のクロック信号の入力を受けて、該第1のクロック信号の周波数をn(nは任意の数)倍し、該第1のクロック信号と位相同期した第2のクロック信号を出力し、
加算器が、前記受信信号及び該第2のクロック信号の入力を受けて、該受信信号に該第2のクロック信号を加算して出力し、
A/D変換器が、該第1のクロック信号をサンプリングクロックとして、該第2のクロック信号を加算した受信信号を標本化し、該標本化によって得られたデジタル値を保持するとともに、該デジタル値を出力し、
ジッタ検出部が、該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力し、
不均一サンプリングデジタルフィルタが、前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して、不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する
ことを特徴とするA/D変換方法。An A / D conversion method for A / D converting a received signal in a wide band digital receiver,
A clock signal generating circuit for generating a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency;
A phase synchronization circuit receives the input of the first clock signal, multiplies the frequency of the first clock signal by n (n is an arbitrary number), and generates a second clock synchronized with the first clock signal. Outputs a clock signal,
An adder receiving the input of the received signal and the second clock signal, adding the second clock signal to the received signal, and outputting the added signal;
An A / D converter samples the received signal obtained by adding the second clock signal using the first clock signal as a sampling clock, holds a digital value obtained by the sampling, and And output
A jitter detector that receives the input of the digital value, calculates and outputs an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal,
A non-uniform sampling digital filter receives the digital value output from the A / D converter and the input of the aperture time, calculates a filter coefficient based on the aperture time, sets the filter coefficient, and sets the filter coefficient. An A / D conversion method comprising performing non-uniform sampling on a value, removing an interference wave including the second clock signal, and outputting a desired wave.
該デジタル値の入力を受けて、該デジタル値と前記第1又は第2のクロック信号の周波数に基づいて、アパーチャ時間を算出し出力する処理と、
前記A/D変換器が出力したデジタル値及び前記アパーチャ時間の入力を受けて、該アパーチャ時間に基づいてフィルタ係数を算出し、該フィルタ係数をセットして、該デジタル値に対して、不均一サンプリングを行い、前記第2のクロック信号を含む干渉波を除去し希望波を出力する処理と
をコンピュータに実行させるためのA/D変換プログラム。A clock signal generating circuit for generating a first clock signal having an aperture jitter characteristic of a predetermined frequency; and receiving the input of the first clock signal and changing the frequency of the first clock signal to n (n is an arbitrary number). A) a phase synchronization circuit that outputs a second clock signal that is phase-synchronized with the first clock signal, and receives the input of the reception signal and the second clock signal, and An adder that adds and outputs the two clock signals; a sampling circuit that uses the first clock signal as a sampling clock to sample a received signal obtained by adding the second clock signal; and outputs a digital value obtained by the sampling. A / D conversion program for causing a computer to execute A / D conversion processing in a wide band digital receiver having an A / D converter for holding and outputting the digital value There,
Receiving the input of the digital value, calculating and outputting an aperture time based on the digital value and the frequency of the first or second clock signal;
Upon receiving the digital value output from the A / D converter and the input of the aperture time, a filter coefficient is calculated based on the aperture time, and the filter coefficient is set. An A / D conversion program for causing a computer to execute a process of performing sampling, removing an interference wave including the second clock signal, and outputting a desired wave.
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