JP2004297362A

JP2004297362A - Radio communication equipment

Info

Publication number: JP2004297362A
Application number: JP2003085809A
Authority: JP
Inventors: Shinya Mizoguchi; 真也溝口
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP4135542B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide radio communication equipment by which reception sensitivity is well retained even if the strength of a reception signal has a rapid change due to fading or the like. <P>SOLUTION: A demodulation circuit 15 is connected to an antenna 1 through a low-noise amplifier 3, a mixer 7, an intermediate-frequency signal amplifier 10, an orthogonal detector 11, and the like. The demodulation circuit 15 is provided with a reception power detection section 16 and a bypass control section 17. A bypass path 5 having a switch 6 is connected in parallel to the low-noise amplifier 3. Switching control is applied to the switch 6 by the use of the bypass control section 17. The bypass control section 17 generates the histogram of a detection value detected by the reception power detection section 16. Determination using the histogram is made on whether the reception signal is a frequently used signal or not. When it is the frequently used signal, the switch 6 is changed over in accordance with the detection value. When it is an occasionally used signal, the present state of the switch 6 is retained. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェージング等によって受信信号の信号強度が変化する移動体通信等に使用して好適な無線通信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無線通信機では、高周波信号（受信信号）から中間周波信号にダウンコンバートするミキサや信号を検波する直交検波器等の前段には、受信信号を増幅する低雑音増幅器（以下、ＬＮＡという）を設けている。そして、従来技術による無線通信機として、ＬＮＡにはバイパス経路を並列接続すると共に、該バイパス経路を接続／遮断するスイッチを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８０６６号公報
【０００４】
そして、従来技術では、受信信号の信号強度（電界強度）が小さいときにはスイッチを開成してＬＮＡによって信号を増幅し、信号強度が大きいときにはスイッチを閉成してＬＮＡをバイパスさせていた。また、従来技術では、受信信号の信号強度に対してヒステリシスをもってスイッチを開成、閉成させ、頻繁なスイッチの開成、閉成に伴うスイッチングノイズを低減していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による無線通信機では、受信信号の強度が十分に大きいときに、例えばフェージング等によって受信信号の強度が瞬間的に急激に落ち込む（例えば１０〜２０ｄＢ程度）ことがある。このとき、受信信号の信号強度に応じてスイッチを開成、閉成させるから、スイッチが瞬間的に開成、閉成を繰返してスイッチングノイズが発生する傾向がある。
【０００６】
これに対して、従来技術では、受信信号の信号強度に対してヒステリシスをもってスイッチを開成、閉成させていた。しかし、この場合、フェージングによるスイッチングを回避するためには、ヒステリシス幅をフェージングによる信号強度の変動幅よりも大きく設定しておく必要があり、最適な受信系の利得が得られなくなると共に、雑音指数（ＮＦ）の増加や飽和を招き受信感度を劣化させるという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、フェージング等によって受信信号の強度が急激に変化するときでも、受信感度を良好に保つことができる無線通信機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、受信信号を増幅する低雑音増幅器と、該低雑音増幅器をバイパスするバイパス手段と、前記受信信号の信号強度を検出する信号強度検出器と、該信号強度検出器によって検出された信号強度に応じて前記バイパス手段を用いて前記低雑音増幅器をバイパスするか否かのバイパス状態を制御するバイパス制御手段とを備えた無線通信機に適用される。
【０００９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記バイパス制御手段は、前記信号強度検出器によって検出された受信信号の信号強度と検出頻度との関係を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、該ヒストグラム生成手段によるヒストグラムを用いて前記受信信号が所定の頻度よりも高頻度な信号か否かを判定する判定手段と、該判定手段によって前記受信信号が所定の頻度よりも高頻度な信号と判定したときには、互いに異なる２つの閾値をもったヒステリシスに基づいて該受信信号の信号強度に応じて前記バイパス手段によるバイパス状態を切換え、前記受信信号が所定の頻度よりも低頻度な信号と判定したときには、前記バイパス手段によるバイパス状態を現状維持するバイパス状態切換手段とによって構成したことにある。
【００１０】
このように構成したことにより、フェージング等によって一時的に受信信号の信号強度が減少または増加したときでも、このときの受信信号は頻度の低い信号強度となるから、判定手段は所定の頻度よりも低い低頻度な信号と判定する。このため、バイパス状態切換手段は、バイパス手段を用いて低雑音増幅器をバイパスするか否かのバイパス状態を現状維持し、低頻度な信号が判定される以前の高頻度な信号が判定されたときのバイパス状態を保持する。これにより、バイパス手段によるバイパス状態を必要以上に切換える必要がなくなると共に、フェージングの解消時に適した状態で受信信号の利得を設定することができ、受信感度を高めることができる。
【００１１】
請求項２の発明では、前記バイパス状態切換手段は、前記判定手段によって前記受信信号が低頻度な信号であると一定時間に亘って連続して判定されたときには、最後に検出された受信信号の信号強度に応じて前記バイパス手段によるバイパス状態を切換える低頻度バイパス状態切換手段を備える構成としている。
【００１２】
これにより、判定手段によって低頻度な信号が長時間に亘って連続して判定されるときには、例えば無線通信機がトンネル内に移動した場合等のように受信環境が変化しているから、このような新たな受信環状に対応するように、低頻度バイパス状態切換手段を用いてバイパス手段によるバイパス状態を切換えることができる。
【００１３】
請求項３の発明では、前記バイパス状態切換手段は、前記受信信号が所定の頻度よりも低頻度な信号と判定したときで、かつ該受信信号の信号強度が前記２つの閾値間を含む範囲とは異なる値となるときには、該受信信号の信号強度に応じて前記バイパス手段によるバイパス状態を切換える補助バイパス状態切換手段を備える構成としている。
【００１４】
ここで、低頻度な信号であっても受信信号の信号強度が高頻度な信号の処理に用いる２つの閾値間を含む範囲とは異なる値となる場合には、受信信号の信号強度が極端に大，小しているから、そのままのバイパス状態を保持したときに通信が継続できなくなる可能性がある。これに対し、補助バイパス状態切換手段は、このような受信信号が検出されたときには、低頻度な信号であっても受信信号の信号強度に応じてバイパス手段によるバイパス状態を切換えることができる。この結果、受信信号の信号強度が極端に大きいときや小さいときには、信号強度の頻度に拘わらず受信信号の信号強度に応じた状態で低雑音増幅器を用いることができ、通信切断を防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による無線通信機を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１６】
まず、図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態を示し、図において、１は高周波信号ＲＦ（受信信号）を送信、受信するアンテナで、該アンテナ１は共用器を介して送信回路（図示せず）に接続されると共に、受信回路を構成する後述のＬＮＡ３に接続されている。
【００１７】
３はアンテナ１から受信された高周波信号ＲＦを増幅する低雑音増幅器（以下、ＬＮＡ３という）で、該ＬＮＡ３は、入力側が共用器２を介してアンテナ１に接続されると共に、出力端が帯域通過フィルタ４（以下、ＢＰＦ４という）を介してミキサ７に接続されている。
【００１８】
５はＬＮＡ３に並列接続されたバイパス手段としてのバイパス経路で、該バイパス経路５の途中には、後述のバイパス制御部１７から出力される制御信号に応じて開成、閉成するスイッチ６が取付けられている。
【００１９】
７は高周波信号ＲＦを中間周波信号ＩＦに変換するミキサで、該ミキサ７は、入力側が高周波信号ＲＦを帯域制限するＢＰＦ４を介してＬＮＡ３に接続されると共に、局部発振信号ＬＯ１を出力する第１の局部発振器８に接続されている。また、ミキサ７の出力側は、中間周波信号ＩＦを帯域制限する帯域通過フィルタ９（以下、ＢＰＦ９という）を介して後述の中間周波信号増幅器１０に接続されている。そして、ミキサ７は、高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯ１とを混合して中間周波信号ＩＦにダウンコンバートすると共に、中間周波信号ＩＦを中間周波信号増幅器１０に向けて出力している。
【００２０】
１０は中間周波信号ＩＦを増幅する中間周波信号増幅器で、該中間周波信号増幅器１０は、入力側がＢＰＦ９を介してミキサ７に接続されると共に、出力側が後述の直交検波器１１に接続されている。そして、中間周波信号増幅器１０は、例えば図３に示すように、後述のバイパス制御部１７から出力される制御信号Ｃ２に比例して増幅利得が増加すると共に、増幅した中間周波信号ＩＦを直交検波器１１に向けて出力している。
【００２１】
１１は中間周波信号ＩＦに対して直交検波を行う直交検波器で、該直交検波器１１は、ミキサ１１Ａ，１１Ｂとπ／２移相器１１Ｃとによって構成され、ミキサ１１Ａは第２の局部発振器１２に接続されると共に、ミキサ１１Ｂはπ／２移相器１１Ｃを介して第２の局部発振器１２に接続されている。そして、ミキサ１１Ａは、中間周波信号ＩＦと局部発振器１２による局部発振信号ＬＯ２とを混合してＩ信号（同相信号）を出力すると共に、ミキサ１１Ｂは中間周波信号ＩＦとπ／２移相器１１Ｃを通過した局部発振信号ＬＯ２とを混合してＱ信号（直交信号）を出力している。
【００２２】
１３，１４に検波されたＩ信号とＱ信号から不要成分を除く低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦ１３，１４という）で、該ＬＰＦ１３，１４は、入力側が直交検波器１１のミキサ１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ接続されると共に、出力側が後述の復調回路１５に接続されている。
【００２３】
１５はＬＰＦ１３，１４を介して直交検波器１１に接続された復調回路で、該復調回路１５は、Ｉ信号とＱ信号からＱＰＳＫデータ信号等のベースバンド信号（ディジタル信号）を復調している。そして、復調回路１５は、後述の受信電力検出部１６およびバイパス制御部１７を備えている。
【００２４】
１６は受信信号の信号強度としてＩ信号とＱ信号の信号強度を検出する受信電力検出部で、該受信電力検出部１６は、入力側がＬＰＦ１３，１４を介してミキサ１１Ａ、１１Ｂに接続され、出力側が後述するバイパス制御部１７のヒストグラム生成部１８と制御電圧出力部２１とに接続されている。
【００２５】
そして、受信電力検出部１６は、例えば通信システムで電力制御を行う最小時間（１スロット）毎にＩ信号とＱ信号の信号強度をこれらの二乗和を用いて検出し、このときの検出値Ｓｎ（Ｓｎ＝Ｉ^２＋Ｑ^２）を出力する。なお、信号強度を検出する平均時間は通信システムや通信環境等に応じて任意な値に設定できるものである。
【００２６】
１７は受信電力検出部１６に接続されたバイパス制御部で、該バイパス制御部１７は、Ｉ信号とＱ信号の信号強度（検出値Ｓｎ）に応じてスイッチ６の開成、閉成を制御すると共に、中間周波信号増幅器１０の利得を制御している。そして、バイパス制御部１７は、後述のヒストグラム生成部１８、標準偏差算出部１９、判定部２０および制御電圧出力部２１によって構成されている。
【００２７】
１８は受信信号の信号強度（検出値Ｓｎ）に対するヒストグラムＨを生成するヒストグラム生成手段としてのヒストグラム生成部で、該ヒストグラム生成部１８は、入力側が受信電力検出部１６に接続されると共に、出力側が標準偏差算出部１９に接続されている。そして、ヒストグラム生成部１８は、予め決められた所定時間に亘って受信電力検出部１６による検出値Ｓｎの頻度を記憶し、図４に示すヒストグラムＨを生成する。
【００２８】
なお、ヒストグラムＨは例えば通信システムで固有のフレーム単位の倍数毎にリセットする構成としてもよく、リセットすることなく受信状態において常に生成する構成としてもよい。
【００２９】
１９は入力側がヒストグラム生成部１８に接続されると共に、出力側が判定部２０に接続された標準偏差算出部で、該標準偏差算出部１９は、ヒストグラムＨの標準偏差σを算出すると共に、検出値Ｓｎの平均値ｍ（平均受信電力）を算出している。
【００３０】
２０は受信信号が高頻度な信号強度をもった信号か否かを判定する判定手段としての判定部で、該判定部２０は、検出値Ｓｎが平均値ｍに対して標準偏差σの定数Ａ倍の範囲（ｍ±Ａσ）内にあるか否かを判別する。そして、検出値Ｓｎがこの範囲内の値に該当するときには、受信信号は高頻度な信号であると判定し、この範囲外の値に該当するときには、受信信号は低頻度な信号であると判定する。
【００３１】
なお、定数Ａは例えば１よりも大きく３よりも小さい値（１＜Ａ＜３）に設定され、通信機の使用環境等に応じて適宜設定されるものである。
【００３２】
２１はバイパス状態切換手段としての制御電圧出力部で、該制御電圧出力部２１は、判定部２０の判定結果と受信電力検出部１６の検出値Ｓｎに基づいてバイパス経路５のスイッチ６を開，閉するための制御信号Ｃ１（制御電圧Ｃ１）を出力している。
【００３３】
具体的には、制御電圧出力部２１は、判定部２０が受信信号を高頻度な信号と判定したときには、図５に示すヒステリシスに基づいて検出値Ｓｎに応じてバイパス経路５のスイッチ６を切換えるための制御信号Ｃ１を出力し、判定部２０が受信信号を低頻度な信号と判定したときには、後述する図６のバイパス制御プログラムに示すように、バイパス経路５のスイッチ６を現状維持するための制御信号Ｃ１を出力する。また、判定部２０が長時間に亘って連続して受信信号が低頻度な信号と判定したときには、最後に検出した検出値Ｓｎに応じてスイッチ６を切換えるための制御信号Ｃ１を出力する。
【００３４】
また、制御電圧出力部２１は、判定結果と受信電力検出部１６の検出値Ｓｎに基づいて中間周波信号増幅器１０に対して他の制御信号Ｃ２（制御電圧Ｃ２）を出力している。具体的には、制御電圧出力部２１は、ある一定の信号強度をもったＩ信号、Ｑ信号を受信電力検出部１６に入力するように、中間周波信号増幅器１０の増幅利得を設定する。
【００３５】
これにより、制御電圧出力部２１は、ＬＮＡ３をバイパスするか否かを選択すると共に、中間周波信号増幅器１０の増幅利得を設定している。
【００３６】
本実施の形態による無線通信機は上述のように構成されるものであり、次に復調回路１５によるバイパス経路５（スイッチ６）の制御について、図６に示すバイパス制御プログラムを参照しつつ説明する。
【００３７】
なお、低頻度な信号が所定時間に亘って連続して検出されたか否かを判定するためのカウンタＮは、予め所定の初期値Ｎ０に設定されているものとする。但し、初期値Ｎ０は１以上の整数であり、好ましくは２以上の整数である。
【００３８】
まず、アンテナ１から高周波信号ＲＦを受信すると、この高周波信号ＲＦは、ＬＮＡ３によって増幅された後にミキサ７によって中間周波信号ＩＦにダウンコンバートされると共に、直交検波器１１によってＩ信号、Ｑ信号として検波される。
【００３９】
そして、Ｉ信号、Ｑ信号が復調回路１５に入力されると、ステップ１では、復調回路１５の受信電力検出部１６を用いて、例えばＩ信号、Ｑ信号との二乗和を用いて受信信号の信号強度（受信電力）を検出し、検出値Ｓｎを出力する。これにより、ヒストグラム生成部１８は検出値Ｓｎを用いてヒストグラムＨを生成すると共に、標準偏差算出部１９はヒストグラムＨの標準偏差σと検出値Ｓｎの平均値ｍ（平均受信電力）を算出する。
【００４０】
次に、ステップ２では、判定部２０を用いて検出値Ｓｎが高頻度な信号か否かを判定する。具体的には、検出値Ｓｎが平均値ｍに対して標準偏差σの定数Ａ倍の範囲内（ｍ−Ａσ＜Ｓｎ＜ｍ＋Ａσ）か否かを判別することによって、受信信号が高頻度な信号か否かを判定する。
【００４１】
なお、検出値Ｓｎの平均値ｍは、受信環境に応じて図５中の２つの閾値α，β間の範囲内にあるとき（α≦ｍ≦β）もあり、２つの閾値α，β間の範囲外にあるとき（ｍ＜α，ｍ＞β）もある。
【００４２】
そして、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定したときには、検出値Ｓｎが平均値ｍに近い値であり、受信信号は高頻度な信号であるから、ステップ３に移って図５中のヒステリシスに基づいて検出値Ｓｎに応じてスイッチ６の開成、閉成を切換える。
【００４３】
具体的には、検出値Ｓｎが第１の閾値αよりも小さいとき（Ｓｎ＜α）には、スイッチ６を開成（ＯＦＦ）してＬＮＡ３を用いて受信信号を増幅し、検出値Ｓｎが第２の閾値βよりも大きいとき（Ｓｎ＞β）には、スイッチ６を閉成（ＯＮ）してＬＮＡ３をバイパスして受信信号を伝送し、検出値Ｓｎが閾値α以上で閾値β以下のとき（α≦Ｓｎ≦β）には、スイッチ６の開成，閉成は現状を維持する。このように、ヒステリシスをもってスイッチ６の開成，閉成を切換えることによって、検出値Ｓｎの僅かな変動によるスイッチ６の切換えを防ぐことができる。
【００４４】
そして、ステップ３による切換え結果に従って、制御電圧出力部２１は制御信号Ｃ１，Ｃ２を出力すると共に、ステップ４に移ってカウンタＮをリセット（Ｎ＝Ｎ０）し、ステップ１に移行する。
【００４５】
一方、ステップ２で「ＮＯ」と判定したときには、検出値Ｓｎが平均値ｍに比べて大きく異なる値であり、受信信号は低頻度な信号であるから、ステップ５に移ってカウンタＮを１だけ減少させ、ステップ６でカウンタＮが零に達した（Ｎ＝０）か否かを判定する。
【００４６】
そして、ステップ６で「ＮＯ」と判定したときには、例えばフェージング等によって一時的に受信信号の信号強度（検出値Ｓｎ）が大きく変動した場合と考えられるから、ステップ７に移ってスイッチ６は切換えず、現状を維持するように制御電圧出力部２１は制御信号Ｃ１を出力する。これにより、一時的に検出値Ｓｎが大きく変動したときであっても、不必要なスイッチ６に切換えを防ぐことができる。
【００４７】
このとき、制御電圧出力部２１は制御信号Ｃ２を用いて中間周波信号増幅器１０の増幅利得を調整し、Ｉ信号、Ｑ信号の信号強度をある一定値に保つ。そして、制御電圧出力部２１によって制御信号Ｃ１，Ｃ２を出力した後には、ステップ１に移行する。
【００４８】
一方、ステップ６で「ＹＥＳ」と判定したときには、例えば無線通信機がトンネル内に移動したときのように受信環境が変化した場合と考えられるから、このような新たな受信環境に応じてＬＮＡ３のバイパス状態を切換える。
【００４９】
具体的には、検出値Ｓｎが第１の閾値αよりも小さいとき（Ｓｎ＜α）には、スイッチ６を開成（ＯＦＦ）してＬＮＡ３を用いて受信信号を増幅し、検出値Ｓｎが第２の閾値βよりも大きいとき（Ｓｎ＞β）には、スイッチ６を閉成（ＯＮ）してＬＮＡ３をバイパスして受信信号を伝送する。
【００５０】
また、検出値Ｓｎが閾値α以上で閾値β以下のとき（α≦Ｓｎ≦β）には、レベルダイヤ設計が最適となるようにスイッチ６の開成，閉成を選択する。ここで、検出値Ｓｎが２つの閾値α，β間の範囲内にある場合には、図５に示すように、ＬＮＡ３は増幅と非増幅のいずれの状態も存在し得る。このため、検出値Ｓｎが閾値α，β間の範囲内にあるときには、ＬＮＡ３よりも後段のインターセプタポイントＩＰ３がＬＮＡ３によって増幅した出力電力に対して十分に高いか否かに応じてＬＮＡ３をバイパスするか否かを決定する。
【００５１】
具体的には、後段のインターセプタポイントＩＰ３がＬＮＡ３で増幅した出力電力に対して十分に高いときには、ＬＮＡ３の後段で発生する歪成分が十分に低いレベルであるから、ＬＮＡ３によって受信信号を増幅するようにスイッチ６を開成する。
【００５２】
一方、後段のインターセプタポイントＩＰ３がＬＮＡ３で増幅した出力電力に対して低いときには、ＬＮＡ３の後段で大きなレベルの歪成分が発生して受信感度を劣化させるから、ＬＮＡ３をバイパスするようにスイッチ６を閉成すると共に、中間周波信号増幅器１０を用いて受信信号を増幅する。これにより、歪成分を低下させつつ受信信号の利得を確保することができ、受信感度を向上させることができる。
【００５３】
そして、ステップ８で制御電圧出力部２１を用いて制御信号Ｃ１，Ｃ２を出力した後には、ステップ１に移行する。
【００５４】
かくして、本実施の形態では、バイパス制御部１７はヒストグラム生成部１８、判定部２０および制御電圧出力部２１を備え、制御電圧出力部２１は受信信号の信号強度の頻度に応じてＬＮＡ３のバイパス状態を決定する構成としたから、例えばフェージング等によって一時的に受信信号の信号強度が減少または増加したときには、判定部２０を用いてこのときの受信信号を低頻度な信号と判定することができ、制御電圧出力部２１は、スイッチ６を低頻度な信号が判定される以前の状態に保持することができる。これにより、スイッチ６を必要以上に切換えることがなくなると共に、フェージングの解消時に適した状態で受信信号の利得を設定することができ、受信感度を高めることができる。
【００５５】
また、受信信号の頻度に応じてＬＮＡ３をバイパスするか否かを決定するから、ヒステリシス幅Ｗ（閾値α，βの差）は通常の信号強度の変動を吸収できる程度のできるだけ小さい値に設定することができる。このため、ＬＮＡ３を最適な状態で使用することができるから、受信特性を劣化させることなくスイッチ６の切換え頻度を低く抑えることができる。
【００５６】
さらに、制御電圧出力部２１は、図６中のステップ５，６，８に示すように、判定部２０によって受信信号が低頻度な信号であると一定時間に亘って連続して判定されたときには、最後に検出された受信信号（検出値Ｓｎ）に基づいてスイッチ６によるバイパス状態を切換える構成としたから、例えば無線通信機がトンネル内に移動した場合等のように受信環境が変化したときには、このような受信環境に応じてＬＮＡ３をバイパスさせるか否かを決定することができる。この結果、定常的に受信電力が減少または増加したときであっても、ＬＮＡ３および中間周波信号増幅器１０の増幅利得を最適な状態に設定することができる。
【００５７】
次に、図７ないし図９は第２の実施の形態による無線通信機を示し、本実施の形態の特徴は、制御電圧出力部は、受信信号が低頻度な信号である場合でも、該受信信号の信号強度が高頻度な信号の処理に用いる２つの閾値の間を含む範囲と異なる値となるときには、このときの受信信号の信号強度に応じてバイパス経路のスイッチを切換える構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５８】
３１は本実施の形態によるバイパス状態切換手段としての制御電圧出力部で、該制御電圧出力部３１は、判定部２０の判定結果と受信電力検出部１６の検出値Ｓｎに基づいてバイパス経路５のスイッチ６を開，閉するための制御信号Ｃ１（制御電圧Ｃ１）を出力している。
【００５９】
具体的には、制御電圧出力部３１は、判定部２０が受信信号を高頻度な信号と判定したときには、第１の実施の形態と同様に、図８に示す内側のヒステリシス（ヒステリシス幅Ｗ）に基づいて検出値Ｓｎに応じてスイッチ６を切換えるための制御信号Ｃ１を出力する。
【００６０】
また、判定部２０が受信信号を低頻度な信号と判定したときには、このときの受信信号の信号強度（検出値Ｓｎ）が図８中の内側の閾値α，β間を含む範囲（領域Ａ１）内の値か否かを判別する。そして、検出値Ｓｎがこの範囲内とは異なる値となるとき（領域Ａ２，Ａ３）には、このときの検出値Ｓｎに基づいてスイッチ６を切換えるための制御信号Ｃ１を出力する。
【００６１】
一方、判定部２０が受信信号を低頻度な信号と判定したときで、かつ受信信号の信号強度（検出値Ｓｎ）が図８中の内側の閾値α，β間を含む範囲（領域Ａ１）内の値となるときには、スイッチ６によるバイパス状態を現状維持するための制御信号Ｃ１を出力する。
【００６２】
さらに、判定部２０が長時間に亘って連続して受信信号が低頻度な信号と判定したときには、最後に検出した検出値Ｓｎに応じてスイッチ６を切換えるための制御信号Ｃ１を出力する。
【００６３】
また、制御電圧出力部３１は、判定結果と受信電力検出部１６の検出値Ｓｎに基づいて中間周波信号増幅器１０に対して他の制御信号Ｃ２（制御電圧Ｃ２）を出力している。これにより、制御電圧出力部３１は、ＬＮＡ３をバイパスするか否かを選択すると共に、中間周波信号増幅器１０の増幅利得を設定している。
【００６４】
本実施の形態による無線通信機は上述のように構成されるものであり、次に制御電圧出力部３１を用いたバイパス経路５（スイッチ６）の制御について、図９に示すバイパス制御プログラムを参照しつつ説明する。なお、第１の実施の形態と同様に、低頻度な信号な所定時間に亘って連続して検出されたか否かを判定するためのカウンタＮは予め所定の初期値Ｎ０に設定されているものとする。
【００６５】
まず、Ｉ信号、Ｑ信号が復調回路１５に入力されると、ステップ１１では、復調回路１５の受信電力検出部１６を用いて受信信号の信号強度（受信電力）を検出し、検出値Ｓｎを出力する。これにより、ヒストグラム生成部１８は検出値Ｓｎを用いてヒストグラムＨを生成すると共に、標準偏差算出部１９はヒストグラムＨの標準偏差σと検出値Ｓｎの平均値ｍ（平均受信電力）を算出する。
【００６６】
次に、ステップ１２では、第１の実施の形態と同様に、判定部２０を用いて検出値Ｓｎが高頻度な信号か否かを判定する。そして、ステップ１２で「ＹＥＳ」と判定したときには、受信信号は高頻度な信号であるから、ステップ１３に移って図８中の内側のヒステリシス（ヒステリシス幅Ｗ）に基づいて検出値Ｓｎに応じてスイッチ６の開成、閉成を切換える。
【００６７】
具体的には、検出値Ｓｎが第１の閾値αよりも小さいとき（Ｓｎ＜α）には、スイッチ６を開成（ＯＦＦ）してＬＮＡ３を用いて受信信号を増幅し、検出値Ｓｎが第２の閾値βよりも大きいとき（Ｓｎ＞β）には、スイッチ６を閉成（ＯＮ）してＬＮＡ３をバイパスして受信信号を伝送し、検出値Ｓｎが閾値α以上で閾値β以下のとき（α≦Ｓｎ≦β）には、スイッチ６の開成，閉成は現状を維持する。
【００６８】
そして、ステップ１３による切換え結果に従って、制御電圧出力部３１は制御信号Ｃ１，Ｃ２を出力すると共に、ステップ１４に移ってカウンタＮをリセット（Ｎ＝Ｎ０）し、ステップ１１に移行する。
【００６９】
一方、ステップ１２で「ＮＯ」と判定したときには、受信信号は低頻度な信号であるから、ステップ１５に移って受信信号の信号強度が極端に小さいか（Ｓｎ＜α′）、または極端に大きいか（Ｓｎ＞β′）を判定する。
【００７０】
そして、ステップ１５で「ＹＥＳ」と判定したときには、検出値Ｓｎはスイッチ６の切換えが必要な値（閾値α，β）に比べて極端に異なる値になっているから、この状態を保持したときには、通信切断が生じる可能性がある。このため、ステップ１６に移って、検出値Ｓｎが第１の閾値αよりも小さい第３の閾値α′（α′＜α）に比べて小さい値となっているとき（Ｓｎ＜α′）には、スイッチ６を開成（ＯＦＦ）してＬＮＡ３を用いて受信信号を増幅する。また、検出値Ｓｎが第２の閾値βよりも大きい第４の閾値β′（β′＞β）に比べて大きい値となっているとき（Ｓｎ＞β′）には、スイッチ６を閉成（ＯＮ）してＬＮＡ３をバイパスして受信信号を伝送する。
【００７１】
そして、ステップ１６で制御電圧出力部３１によって制御信号Ｃ１，Ｃ２を出力した後には、ステップ１１に移行する。
【００７２】
一方、ステップ１５で「ＮＯ」と判定されたときには、受信信号は低頻度な信号ではあるものの、検出値Ｓｎは閾値α，β間の範囲内の値またはこの範囲に近い値となっているから、ステップ１７に移ってカウンタＮを１だけ減少させ、ステップ１８でカウンタＮが０に達したか否かを判定する。
【００７３】
そして、ステップ１８で「ＮＯ」と判定したときには、例えばフェージング等によって一時的に受信信号の信号強度（検出値Ｓｎ）が大きく変動した場合と考えられるから、ステップ１９に移ってスイッチ６を現状維持するように制御電圧出力部３１は制御信号Ｃ１を出力すると共に、中間周波信号増幅器１０の増幅利得を調整するための制御信号Ｃ２を出力する。そして、制御電圧出力部３１によって制御信号Ｃ１，Ｃ２を出力した後には、ステップ１１に移行する。
【００７４】
一方、ステップ１８で「ＹＥＳ」と判定したときには、例えば無線通信機がトンネル内に移動したときのように受信環境が変化した場合と考えられるから、ステップ２０に移って、第１の実施の形態によるステップ８と同様に、新たな受信環境に応じてＬＮＡ３のバイパス状態を切換える。
【００７５】
そして、ステップ２０で制御電圧出力部３１を用いて制御信号Ｃ１，Ｃ２を出力した後には、ステップ１１に移行する。
【００７６】
かくして、本実施の形態による無線通信機でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、制御信号出力部３１は、受信信号が低頻度な信号と判定したときで、かつ該受信信号の信号強度（検出値Ｓｎ）が閾値α，β間を含む範囲Ａ１とは異なる値となるときには、該受信信号の信号強度に応じてスイッチ６を切換える構成としている。このため、受信信号の信号強度が極端に大きいときや小さいときには、信号強度の頻度に拘わらず受信信号の信号強度に応じてスイッチ６を切換えることができるから、最適な状態でＬＮＡ３を用いることができ、通信切断を防ぐことができる。
【００７７】
なお、第１の実施の形態では、図６中のステップ５，６，８が低頻度バイパス状態切換手段の具体例を示している。また、第２の実施の形態では、図９中のステップ１７，１８，２０が補助バイパス状態切換手段の具体例を示している。
【００７８】
また、第１，第２の実施の形態では、高周波信号ＲＦを中間周波信号ＩＦにダウンコンバートするミキサ７等を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す変形例のように、ミキサ７等を省き、アンテナ１によって受信した信号を直接的に直交検波するダイレクトコンバージョンの構成としてもよい。
【００７９】
また、第１，第２の実施の形態では、中間周波信号増幅器１０は直交検波器１１の前段側に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、中間周波信号増幅器１０に代えて、例えば図１０中に二点鎖線で示すように、直交検波後のＩ信号、Ｑ信号を増幅する検波信号増幅器４１，４２を設ける構成としてもよい。
【００８０】
また、第１，第２の実施の形態では、ＬＮＡ３をバイパスするバイパス手段としてＬＮＡ３にスイッチ６をもったバイパス経路５を並列接続するものとした。しかし、バイパス手段としては、例えばバイパス経路５の入力側と出力側の２箇所に切換えスイッチを設ける構成でもよく、バイパス経路５の出力側とＬＮＡ３の出力側とを切換えるスイッチを設ける構成でもよい。
【００８１】
また、バイパス手段としては、バイパス経路５を設けずにＬＮＡ３の駆動電源に対して駆動、停止を切換えることによってＬＮＡ３をバイパスするか否かを切換える構成としてもよい。この場合、ＬＮＡ３をバイパスするときには、ＬＮＡ３の駆動電源を停止させ、ＬＮＡ３のインサーションロス（挿入損失）をもって受信信号を伝送させるものである。つまり、総じて受信器の前段側において受信信号の利得を可変できる構成であれば、パイパス手段はどのような構成でもよい。
【００８２】
さらに、第１，第２の実施の形態では、受信電力検出部１６は、直交検波器１１によって直交検波したＩ信号、Ｑ信号の信号強度を検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばアンテナ１によって受信した高周波信号ＲＦの信号強度を直接検出する構成としてもよく、ＬＮＡ３によって増幅した高周波信号ＲＦの信号強度を検出する構成としてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、バイパス制御手段はヒストグラム生成手段、判定手段およびバイパス状態切換手段を備え、バイパス状態切換手段は受信信号の信号強度の頻度に応じてバイパス手段によるバイパス状態を決定する構成としたから、例えばフェージング等によって一時的に受信信号の信号強度が減少または増加したときには、判定手段を用いてこのときの受信信号を低頻度な信号と判定することができ、バイパス状態切換手段は、バイパス手段によるバイパス状態を低頻度な信号が判定される以前の状態に保持することができる。これにより、バイパス状態を必要以上に切換えることがなくなると共に、フェージングの解消時に適した状態で受信信号の利得を設定することができ、受信感度を高めることができる。
【００８４】
請求項２の発明によれば、バイパス状態切換手段は、判定手段によって受信信号が低頻度な信号であると一定時間に亘って連続して判定されたときには、最後に検出された受信信号に基づいてバイパス状態を切換える低頻度バイパス状態切換手段を備える構成としたから、例えば無線通信機がトンネル内に移動した場合等のように受信環境が変化したときには、このような受信環境に応じてバイパス手段によるバイパス状態を切換えることができる。この結果、定常的に受信電力が減少または増加したときであっても、低雑音増幅器を含めた受信系全体の増幅利得を最適な状態に設定することができる。
【００８５】
請求項３の発明によれば、バイパス状態切換手段は、受信信号が低頻度な信号と判定したときで、かつ該受信信号の信号強度が２つの閾値間を含む範囲とは異なる値となるときには、該受信信号の信号強度に応じてバイパス状態を切換える構成としたから、受信信号の信号強度が極端に大きいときや小さいときには、信号強度の頻度に拘わらず受信信号の信号強度に応じてバイパス状態を切換えることができ、最適な状態で低雑音増幅器を用いることができると共に、通信切断を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による無線通信機を示す全体構成図である。
【図２】図１中の復調回路を示す構成図である。
【図３】制御信号と中間周波信号増幅器の利得との関係を示す特性線図である。
【図４】受信電力の検出値と検出頻度とのヒストグラムを示す特性線図である。
【図５】検出値と低雑音増幅器の利得との関係を示す特性線図である。
【図６】図２中の復調回路によるバイパス制御プログラムを示す流れ図である。
【図７】第２の実施の形態による復調回路を示す構成図である。
【図８】検出値と低雑音増幅器の利得との関係を示す特性線図である。
【図９】図７中の復調回路によるバイパス制御プログラムを示す流れ図である。
【図１０】変形例による無線通信機を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１アンテナ
３低雑音増幅器（ＬＮＡ）
５バイパス経路（バイパス手段）
６スイッチ
７ミキサ
１０中間周波信号増幅器
１１直交検波器
１５復調回路
１６受信電力検出部（信号強度検出器）
１７バイパス制御部（バイパス制御手段）
１８ヒストグラム生成部（ヒストグラム生成手段）
２０判定部（判定手段）
２１，３１制御電圧出力部（バイパス状態切換手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication device suitable for use in mobile communication in which the signal strength of a received signal changes due to fading or the like.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a wireless communication device, a low-noise amplifier (hereinafter, referred to as LNA) for amplifying a received signal is provided before a mixer for down-converting a high-frequency signal (received signal) to an intermediate frequency signal or a quadrature detector for detecting a signal. Is provided. As a wireless communication device according to the related art, there is known an LNA in which a bypass path is connected in parallel to an LNA and a switch for connecting / disconnecting the bypass path is provided (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-28066
[0004]
In the prior art, when the signal strength (electric field strength) of the received signal is low, the switch is opened to amplify the signal by the LNA, and when the signal strength is high, the switch is closed to bypass the LNA. Further, in the related art, the switch is opened and closed with hysteresis with respect to the signal strength of the received signal, and the switching noise accompanying frequent opening and closing of the switch is reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described wireless communication device according to the related art, when the intensity of the received signal is sufficiently large, the intensity of the received signal may suddenly and suddenly drop (for example, about 10 to 20 dB) due to fading or the like. At this time, since the switch is opened and closed according to the signal strength of the received signal, switching noise tends to occur by repeatedly opening and closing the switch instantaneously.
[0006]
On the other hand, in the related art, the switch is opened and closed with hysteresis with respect to the signal strength of the received signal. However, in this case, in order to avoid switching due to fading, it is necessary to set the hysteresis width larger than the fluctuation width of the signal strength due to fading. There is a problem that the reception sensitivity is deteriorated due to an increase in (NF) and saturation.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a wireless communication device that can maintain good reception sensitivity even when the intensity of a received signal changes rapidly due to fading or the like. To provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a low noise amplifier that amplifies a received signal, a bypass unit that bypasses the low noise amplifier, a signal strength detector that detects a signal strength of the received signal, The present invention is applied to a wireless communication device including: a bypass control unit that controls a bypass state of whether to bypass the low-noise amplifier by using the bypass unit according to a signal strength detected by a signal strength detector.
[0009]
A feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that the bypass control means generates a histogram indicating a relationship between the signal strength of the received signal detected by the signal strength detector and the detection frequency. Determining means for determining whether or not the received signal is a signal having a frequency higher than a predetermined frequency by using a histogram by the histogram generating means; and determining whether the received signal has a frequency higher than a predetermined frequency by the determining means. When the signal is determined to be a signal, the bypass state is switched by the bypass unit according to the signal strength of the received signal based on hysteresis having two different thresholds, and the received signal is a signal having a frequency lower than a predetermined frequency. When the judgment is made, the bypass state is maintained by the bypass state switching means for maintaining the bypass state by the bypass means. Located in.
[0010]
With this configuration, even when the signal strength of the received signal temporarily decreases or increases due to fading or the like, the received signal at this time has a low signal strength. It is determined that the signal is low and infrequent. For this reason, the bypass state switching means maintains the bypass state as to whether or not to bypass the low-noise amplifier using the bypass means, and when the high-frequency signal is determined before the low-frequency signal is determined. Is maintained in the bypass state. Accordingly, it is not necessary to switch the bypass state by the bypass unit more than necessary, and the gain of the received signal can be set in a state suitable for eliminating fading, so that the receiving sensitivity can be increased.
[0011]
In the invention according to claim 2, the bypass state switching means, when the determination means determines that the received signal is a low-frequency signal continuously for a certain period of time, determines whether or not the received signal detected last is detected. The apparatus is provided with a low-frequency bypass state switching means for switching the bypass state by the bypass means according to the signal strength.
[0012]
Accordingly, when the low-frequency signal is continuously determined by the determination means over a long period of time, the reception environment is changed, for example, when the wireless communication device moves into a tunnel, and so on. The bypass state by the bypass unit can be switched by using the low-frequency bypass state switching unit so as to correspond to a new reception ring.
[0013]
In the invention according to claim 3, the bypass state switching means determines that the received signal is a signal having a frequency lower than a predetermined frequency, and that the signal strength of the received signal includes a range between the two thresholds. When the value of is different, auxiliary bypass state switching means for switching the bypass state by the bypass means according to the signal strength of the received signal is provided.
[0014]
Here, if the signal strength of the received signal is different from the range including the two thresholds used for processing the high-frequency signal even if the signal strength is low, the signal strength of the received signal becomes extremely high. Since the level is large or small, there is a possibility that communication cannot be continued when the bypass state is maintained as it is. On the other hand, when such a received signal is detected, the auxiliary bypass state switching means can switch the bypass state by the bypass means according to the signal strength of the received signal even if the signal is infrequent. As a result, when the signal strength of the received signal is extremely large or small, the low-noise amplifier can be used in a state corresponding to the signal strength of the received signal regardless of the frequency of the signal strength, and communication disconnection can be prevented. .
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a wireless communication device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0016]
First, FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. In the drawings, reference numeral 1 denotes an antenna for transmitting and receiving a high-frequency signal RF (reception signal), and the antenna 1 transmits via a duplexer. It is connected to a circuit (not shown) and also to an LNA 3 which will be described later and constitutes a receiving circuit.
[0017]
Reference numeral 3 denotes a low-noise amplifier (hereinafter, referred to as LNA 3) for amplifying the high-frequency signal RF received from the antenna 1. The LNA 3 has an input side connected to the antenna 1 via the duplexer 2, and an output end which is band-passed. It is connected to a mixer 7 via a filter 4 (hereinafter referred to as BPF4).
[0018]
Reference numeral 5 denotes a bypass path as bypass means connected in parallel to the LNA 3, and a switch 6 that opens and closes in accordance with a control signal output from a bypass control unit 17 described later is mounted in the middle of the bypass path 5. ing.
[0019]
Reference numeral 7 denotes a mixer for converting the high-frequency signal RF into the intermediate frequency signal IF. The mixer 7 has an input side connected to the LNA 3 via a BPF 4 for band-limiting the high-frequency signal RF, and a first output for outputting a local oscillation signal LO1. Is connected to the local oscillator 8. The output side of the mixer 7 is connected to an intermediate frequency signal amplifier 10 described later via a band pass filter 9 (hereinafter, referred to as a BPF 9) for band limiting the intermediate frequency signal IF. Then, the mixer 7 mixes the high-frequency signal RF and the local oscillation signal LO <b> 1 to down-convert to the intermediate frequency signal IF, and outputs the intermediate frequency signal IF to the intermediate frequency signal amplifier 10.
[0020]
An intermediate frequency signal amplifier 10 amplifies the intermediate frequency signal IF. The intermediate frequency signal amplifier 10 has an input side connected to the mixer 7 via the BPF 9 and an output side connected to a quadrature detector 11 described later. . Then, as shown in FIG. 3, for example, the intermediate frequency signal amplifier 10 increases the amplification gain in proportion to a control signal C2 output from a later-described bypass control unit 17, and performs quadrature detection on the amplified intermediate frequency signal IF. Output to the container 11.
[0021]
Reference numeral 11 denotes a quadrature detector that performs quadrature detection on the intermediate frequency signal IF. The quadrature detector 11 includes mixers 11A and 11B and a π / 2 phase shifter 11C, and the mixer 11A is a second local oscillator. 12, and the mixer 11B is connected to the second local oscillator 12 via the π / 2 phase shifter 11C. The mixer 11A mixes the intermediate frequency signal IF and the local oscillation signal LO2 from the local oscillator 12 to output an I signal (in-phase signal), and the mixer 11B outputs the intermediate frequency signal IF and the π / 2 phase shifter. A local oscillation signal LO2 that has passed through 11C is mixed with the local oscillation signal LO2 to output a Q signal (quadrature signal).
[0022]
LPFs 13 and 14 are low-pass filters (hereinafter, LPFs 13 and 14) for removing unnecessary components from the I and Q signals detected by the LPFs 13 and 14, respectively. The input sides of the LPFs 13 and 14 are provided to mixers 11A and 11B of the orthogonal detector 11, respectively. At the same time, the output side is connected to a demodulation circuit 15 described later.
[0023]
A demodulation circuit 15 is connected to the quadrature detector 11 via LPFs 13 and 14. The demodulation circuit 15 demodulates a baseband signal (digital signal) such as a QPSK data signal from the I signal and the Q signal. The demodulation circuit 15 includes a reception power detection unit 16 and a bypass control unit 17 described below.
[0024]
Reference numeral 16 denotes a reception power detection unit for detecting the signal strength of the I signal and the Q signal as the signal strength of the reception signal. The reception power detection unit 16 has an input side connected to the mixers 11A and 11B via LPFs 13 and 14, The side is connected to a histogram generation unit 18 and a control voltage output unit 21 of a bypass control unit 17 described later.
[0025]
Then, the reception power detection unit 16 detects the signal strengths of the I signal and the Q signal using the sum of squares of the I signal and the Q signal at every minimum time (one slot) for performing power control in the communication system, for example, and detects the detected value Sn at this time. (Sn = I ² + Q ² ) Is output. The average time for detecting the signal strength can be set to an arbitrary value according to the communication system, the communication environment, and the like.
[0026]
Reference numeral 17 denotes a bypass control unit connected to the reception power detection unit 16. The bypass control unit 17 controls opening and closing of the switch 6 in accordance with the signal strength (detection value Sn) of the I signal and the Q signal, and , The gain of the intermediate frequency signal amplifier 10 is controlled. The bypass control unit 17 includes a histogram generation unit 18, a standard deviation calculation unit 19, a determination unit 20, and a control voltage output unit 21, which will be described later.
[0027]
Reference numeral 18 denotes a histogram generation unit as a histogram generation unit that generates a histogram H for the signal strength (detection value Sn) of the received signal. The histogram generation unit 18 has an input side connected to the reception power detection unit 16 and an output side. It is connected to the standard deviation calculator 19. Then, the histogram generation unit 18 stores the frequency of the detection value Sn by the reception power detection unit 16 over a predetermined time, and generates the histogram H illustrated in FIG.
[0028]
Note that the histogram H may be reset, for example, for each multiple of a frame unit unique to the communication system, or may be always generated in the reception state without resetting.
[0029]
Reference numeral 19 denotes a standard deviation calculation unit whose input side is connected to the histogram generation unit 18 and whose output side is connected to the determination unit 20. The standard deviation calculation unit 19 calculates the standard deviation σ of the histogram H, The average value m (average received power) of Sn is calculated.
[0030]
Reference numeral 20 denotes a determination unit as determination means for determining whether or not the received signal has a high frequency signal strength. The determination unit 20 determines that the detected value Sn is a constant A of a standard deviation σ with respect to the average value m. It is determined whether it is within the double range (m ± Aσ). When the detected value Sn falls within the range, the received signal is determined to be a high-frequency signal. When the detected value Sn falls outside the range, the received signal is determined to be a low-frequency signal. I do.
[0031]
The constant A is set, for example, to a value larger than 1 and smaller than 3 (1 <A <3), and is set appropriately according to the use environment of the communication device.
[0032]
Reference numeral 21 denotes a control voltage output unit serving as bypass state switching means. The control voltage output unit 21 opens the switch 6 of the bypass path 5 based on the determination result of the determination unit 20 and the detection value Sn of the reception power detection unit 16. The control signal C1 (control voltage C1) for closing is output.
[0033]
Specifically, when the determination unit 20 determines that the received signal is a high-frequency signal, the control voltage output unit 21 switches the switch 6 of the bypass path 5 according to the detection value Sn based on the hysteresis shown in FIG. When the determination unit 20 determines that the received signal is a low-frequency signal, as shown in a later-described bypass control program of FIG. It outputs the control signal C1. When the determination unit 20 determines that the received signal is a low-frequency signal continuously over a long period of time, it outputs a control signal C1 for switching the switch 6 according to the last detected value Sn.
[0034]
Further, the control voltage output unit 21 outputs another control signal C2 (control voltage C2) to the intermediate frequency signal amplifier 10 based on the determination result and the detection value Sn of the received power detection unit 16. Specifically, the control voltage output unit 21 sets the amplification gain of the intermediate frequency signal amplifier 10 so that the I signal and the Q signal having a certain signal strength are input to the reception power detection unit 16.
[0035]
As a result, the control voltage output unit 21 selects whether or not to bypass the LNA 3 and sets the amplification gain of the intermediate frequency signal amplifier 10.
[0036]
The wireless communication device according to the present embodiment is configured as described above. Next, control of the bypass path 5 (switch 6) by the demodulation circuit 15 will be described with reference to a bypass control program shown in FIG. .
[0037]
It is assumed that a counter N for determining whether or not a low-frequency signal is continuously detected for a predetermined time is set to a predetermined initial value N0 in advance. However, the initial value N0 is an integer of 1 or more, preferably an integer of 2 or more.
[0038]
First, when a high-frequency signal RF is received from the antenna 1, the high-frequency signal RF is amplified by the LNA 3, down-converted to an intermediate frequency signal IF by the mixer 7, and detected as an I signal and a Q signal by the quadrature detector 11. Is done.
[0039]
Then, when the I signal and the Q signal are input to the demodulation circuit 15, in step 1, the reception power detection unit 16 of the demodulation circuit 15 is used, for example, by using the sum of squares of the I signal and the Q signal. It detects the signal strength (reception power) and outputs a detection value Sn. Accordingly, the histogram generation unit 18 generates the histogram H using the detection value Sn, and the standard deviation calculation unit 19 calculates the standard deviation σ of the histogram H and the average value m (average reception power) of the detection value Sn.
[0040]
Next, in step 2, the determination unit 20 determines whether the detection value Sn is a high-frequency signal. Specifically, by determining whether or not the detected value Sn is within a range of a constant A times the standard deviation σ with respect to the average value m (m−Aσ <Sn <m + Aσ), the received signal is a high-frequency signal. It is determined whether or not.
[0041]
Note that the average value m of the detection values Sn may be within the range between the two threshold values α and β in FIG. 5 (α ≦ m ≦ β) depending on the reception environment, (M <α, m> β).
[0042]
When it is determined to be "YES" in step 2, the detected value Sn is a value close to the average value m, and the received signal is a high-frequency signal. Therefore, the process proceeds to step 3 based on the hysteresis in FIG. The switch 6 is switched between open and closed according to the detected value Sn.
[0043]
Specifically, when the detected value Sn is smaller than the first threshold value α (Sn <α), the switch 6 is opened (OFF) to amplify the received signal using the LNA 3, and the detected value Sn becomes 2 is larger than the threshold β (Sn> β), the switch 6 is closed (ON) to transmit the received signal by bypassing the LNA 3 and the detection value Sn is equal to or larger than the threshold α and equal to or smaller than the threshold β. In (α ≦ Sn ≦ β), the opening and closing of the switch 6 maintain the current state. As described above, by switching between opening and closing of the switch 6 with hysteresis, it is possible to prevent switching of the switch 6 due to a slight change in the detection value Sn.
[0044]
Then, in accordance with the switching result in step 3, the control voltage output unit 21 outputs the control signals C1 and C2, and proceeds to step 4 to reset the counter N (N = N0), and proceeds to step 1.
[0045]
On the other hand, when it is determined “NO” in step 2, the detected value Sn is a value that is significantly different from the average value m, and the received signal is a low-frequency signal. Then, in step 6, it is determined whether or not the counter N has reached zero (N = 0).
[0046]
If it is determined as “NO” in step 6, it is considered that the signal strength (detection value Sn) of the received signal fluctuates greatly due to, for example, fading or the like, so the process proceeds to step 7 and the switch 6 is not switched. The control voltage output unit 21 outputs the control signal C1 so as to maintain the current state. Thereby, even when the detected value Sn fluctuates greatly temporarily, unnecessary switching to the switch 6 can be prevented.
[0047]
At this time, the control voltage output unit 21 adjusts the amplification gain of the intermediate frequency signal amplifier 10 using the control signal C2, and maintains the signal strength of the I signal and the Q signal at a certain value. After outputting the control signals C1 and C2 by the control voltage output unit 21, the process proceeds to step 1.
[0048]
On the other hand, if "YES" is determined in step 6, it is considered that the reception environment has changed, for example, when the wireless communication device has moved into the tunnel. Switches the bypass state.
[0049]
Specifically, when the detected value Sn is smaller than the first threshold value α (Sn <α), the switch 6 is opened (OFF) to amplify the received signal using the LNA 3, and the detected value Sn becomes When the threshold value is larger than the second threshold value β (Sn> β), the switch 6 is closed (ON) to bypass the LNA 3 and transmit the received signal.
[0050]
When the detection value Sn is equal to or larger than the threshold α and equal to or smaller than the threshold β (α ≦ Sn ≦ β), the switch 6 is selected to be opened or closed so that the level diagram design is optimized. Here, when the detection value Sn is within the range between the two threshold values α and β, as shown in FIG. 5, the LNA 3 can exist in both the amplified state and the non-amplified state. Therefore, when the detection value Sn is in the range between the threshold values α and β, the LNA 3 is bypassed depending on whether or not the interceptor point IP3 downstream of the LNA 3 is sufficiently higher than the output power amplified by the LNA 3. Is determined.
[0051]
Specifically, when the interceptor point IP3 at the subsequent stage is sufficiently high with respect to the output power amplified by the LNA3, the distortion component generated at the subsequent stage of the LNA3 is at a sufficiently low level, so that the received signal is amplified by the LNA3. The switch 6 is opened.
[0052]
On the other hand, when the interceptor point IP3 at the subsequent stage is lower than the output power amplified by the LNA3, a large-level distortion component is generated at the subsequent stage of the LNA3 to deteriorate the receiving sensitivity. Therefore, the switch 6 is closed so as to bypass the LNA3. At the same time, the intermediate frequency signal amplifier 10 is used to amplify the received signal. As a result, the gain of the received signal can be ensured while reducing the distortion component, and the receiving sensitivity can be improved.
[0053]
Then, after outputting the control signals C1 and C2 using the control voltage output unit 21 in step 8, the process proceeds to step 1.
[0054]
Thus, in the present embodiment, the bypass control unit 17 includes the histogram generation unit 18, the determination unit 20, and the control voltage output unit 21, and the control voltage output unit 21 sets the bypass state of the LNA 3 according to the frequency of the signal strength of the received signal. Is determined, for example, when the signal strength of the received signal temporarily decreases or increases due to fading or the like, the received signal at this time can be determined to be a low-frequency signal using the determination unit 20, The control voltage output unit 21 can hold the switch 6 in a state before a low-frequency signal is determined. As a result, the switch 6 is not switched more than necessary, and the gain of the received signal can be set in a state suitable for eliminating fading, so that the receiving sensitivity can be increased.
[0055]
In addition, since whether to bypass the LNA 3 is determined according to the frequency of the received signal, the hysteresis width W (the difference between the threshold values α and β) is set to a value as small as possible so as to absorb a normal fluctuation in signal strength. be able to. For this reason, since the LNA 3 can be used in an optimal state, the switching frequency of the switch 6 can be reduced without deteriorating the reception characteristics.
[0056]
Further, as shown in Steps 5, 6, and 8 in FIG. 6, the control voltage output unit 21 determines that the received signal is a low-frequency signal continuously determined by the determination unit 20 over a certain period of time. Since the bypass state by the switch 6 is switched based on the last detected reception signal (detection value Sn), when the reception environment changes, for example, when the wireless communication device moves into the tunnel, It is possible to determine whether to bypass the LNA 3 according to such a reception environment. As a result, the amplification gains of the LNA 3 and the intermediate frequency signal amplifier 10 can be set to an optimum state even when the reception power constantly decreases or increases.
[0057]
Next, FIGS. 7 to 9 show a wireless communication device according to a second embodiment. The feature of the present embodiment is that the control voltage output unit controls the reception of the reception signal even when the reception signal is a low-frequency signal. When the signal strength of the signal is different from a range including between two thresholds used for processing of a high-frequency signal, the switch of the bypass path is switched according to the signal strength of the received signal at this time. is there. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0058]
Reference numeral 31 denotes a control voltage output unit serving as bypass state switching means according to the present embodiment. The control voltage output unit 31 controls the bypass path 5 based on the determination result of the determination unit 20 and the detection value Sn of the reception power detection unit 16. A control signal C1 (control voltage C1) for opening and closing the switch 6 is output.
[0059]
Specifically, when the determination unit 20 determines that the received signal is a high-frequency signal, the control voltage output unit 31 performs the inner hysteresis (hysteresis width W) shown in FIG. 8 as in the first embodiment. And outputs a control signal C1 for switching the switch 6 according to the detected value Sn.
[0060]
When the determination unit 20 determines that the received signal is a low-frequency signal, the signal strength (detection value Sn) of the received signal at this time is in a range including the inner threshold values α and β in FIG. 8 (area A1). It is determined whether the value is within. When the detected value Sn is different from the range (areas A2 and A3), a control signal C1 for switching the switch 6 is output based on the detected value Sn at this time.
[0061]
On the other hand, when the determination unit 20 determines that the received signal is a low-frequency signal, and the signal strength (detection value Sn) of the received signal is within the range (area A1) including the range between the inner thresholds α and β in FIG. , A control signal C1 for maintaining the current bypass state of the switch 6 is output.
[0062]
Further, when the determination unit 20 determines that the received signal is a low-frequency signal continuously for a long time, it outputs a control signal C1 for switching the switch 6 according to the last detected value Sn.
[0063]
Further, the control voltage output unit 31 outputs another control signal C2 (control voltage C2) to the intermediate frequency signal amplifier 10 based on the determination result and the detection value Sn of the received power detection unit 16. Thereby, the control voltage output unit 31 selects whether or not to bypass the LNA 3 and sets the amplification gain of the intermediate frequency signal amplifier 10.
[0064]
The wireless communication device according to the present embodiment is configured as described above. Next, for control of the bypass path 5 (switch 6) using the control voltage output unit 31, see the bypass control program shown in FIG. It explains while doing. As in the first embodiment, a counter N for determining whether or not a low-frequency signal is continuously detected for a predetermined time is set to a predetermined initial value N0 in advance. And
[0065]
First, when the I signal and the Q signal are input to the demodulation circuit 15, in step 11, the signal strength (reception power) of the reception signal is detected using the reception power detection unit 16 of the demodulation circuit 15, and the detection value Sn is calculated. Output. Accordingly, the histogram generation unit 18 generates the histogram H using the detection value Sn, and the standard deviation calculation unit 19 calculates the standard deviation σ of the histogram H and the average value m (average reception power) of the detection value Sn.
[0066]
Next, in step 12, similarly to the first embodiment, the determination unit 20 determines whether the detection value Sn is a high-frequency signal. If it is determined "YES" in step 12, the received signal is a high-frequency signal, so the process proceeds to step 13 and based on the inner hysteresis (hysteresis width W) in FIG. The switch 6 is switched between opening and closing.
[0067]
Specifically, when the detected value Sn is smaller than the first threshold value α (Sn <α), the switch 6 is opened (OFF) to amplify the received signal using the LNA 3, and the detected value Sn becomes 2 is larger than the threshold β (Sn> β), the switch 6 is closed (ON) to transmit the received signal by bypassing the LNA 3 and the detection value Sn is equal to or larger than the threshold α and equal to or smaller than the threshold β. In (α ≦ Sn ≦ β), the opening and closing of the switch 6 maintain the current state.
[0068]
Then, according to the switching result in step 13, the control voltage output unit 31 outputs the control signals C1 and C2, and proceeds to step 14 to reset the counter N (N = N0), and proceeds to step 11.
[0069]
On the other hand, if "NO" is determined in step 12, the received signal is a low-frequency signal, so the process proceeds to step 15 where the signal strength of the received signal is extremely small (Sn <α ') or extremely large. (Sn> β ').
[0070]
When it is determined to be "YES" in step 15, the detection value Sn is extremely different from the value (threshold values α, β) that requires the switch 6 to be switched. , Communication may be disconnected. Therefore, the process proceeds to step 16 and when the detection value Sn is smaller than the third threshold α ′ (α ′ <α) smaller than the first threshold α (Sn <α ′), Opens (OFF) the switch 6 and amplifies the received signal using the LNA 3. When the detected value Sn is larger than the fourth threshold value β ′ (β ′> β) which is larger than the second threshold value β (Sn> β ′), the switch 6 is closed. (ON) to transmit the received signal bypassing the LNA 3.
[0071]
Then, after outputting the control signals C1 and C2 by the control voltage output unit 31 in step 16, the process proceeds to step 11.
[0072]
On the other hand, when it is determined to be “NO” in step 15, the detection value Sn is a value within the range between the threshold values α and β or a value close to this range, although the received signal is a low-frequency signal. In step 17, the counter N is decremented by one, and in step 18, it is determined whether or not the counter N has reached 0.
[0073]
If the determination in step 18 is "NO", it is considered that the signal strength (detection value Sn) of the received signal has temporarily fluctuated greatly due to, for example, fading or the like. The control voltage output unit 31 outputs the control signal C1 and the control signal C2 for adjusting the amplification gain of the intermediate frequency signal amplifier 10 so as to perform the control. Then, after outputting the control signals C1 and C2 by the control voltage output unit 31, the process proceeds to step 11.
[0074]
On the other hand, if "YES" is determined in step 18, it is considered that the reception environment has changed, for example, when the wireless communication device has moved into the tunnel. , The bypass state of the LNA 3 is switched according to the new reception environment.
[0075]
Then, after outputting the control signals C1 and C2 using the control voltage output unit 31 in step 20, the process proceeds to step 11.
[0076]
Thus, the wireless communication device according to the present embodiment can provide the same operation and effect as those of the first embodiment. However, in the present embodiment, the control signal output unit 31 determines that the received signal is a low-frequency signal, and that the signal strength (detection value Sn) of the received signal includes the range A1 including between the thresholds α and β. When the value is different from the above, the switch 6 is switched according to the signal strength of the received signal. For this reason, when the signal strength of the received signal is extremely large or small, the switch 6 can be switched according to the signal strength of the received signal regardless of the frequency of the signal strength, so that the LNA 3 can be used in an optimal state. Communication disconnection can be prevented.
[0077]
In the first embodiment, steps 5, 6, and 8 in FIG. 6 are specific examples of the low-frequency bypass state switching unit. Further, in the second embodiment, steps 17, 18, and 20 in FIG. 9 are specific examples of the auxiliary bypass state switching means.
[0078]
In the first and second embodiments, the mixer 7 and the like for down-converting the high-frequency signal RF into the intermediate-frequency signal IF are provided. However, the present invention is not limited to this. For example, as in a modified example shown in FIG. 10, the mixer 7 and the like may be omitted, and a configuration of direct conversion for directly orthogonally detecting a signal received by the antenna 1 may be adopted.
[0079]
In the first and second embodiments, the intermediate frequency signal amplifier 10 is provided on the front side of the quadrature detector 11. However, the present invention is not limited to this. Instead of the intermediate frequency signal amplifier 10, for example, as shown by a two-dot chain line in FIG. 10, detection signal amplifiers 41 and 42 for amplifying the I signal and the Q signal after quadrature detection. May be provided.
[0080]
Further, in the first and second embodiments, the bypass path 5 having the switch 6 is connected in parallel to the LNA 3 as bypass means for bypassing the LNA 3. However, as the bypass unit, for example, a switch may be provided at two positions on the input side and the output side of the bypass path 5, or a switch may be provided for switching between the output side of the bypass path 5 and the output side of the LNA 3.
[0081]
Further, the bypass unit may be configured to switch whether to bypass the LNA 3 by switching between driving and stopping the drive power supply of the LNA 3 without providing the bypass path 5. In this case, when the LNA 3 is bypassed, the driving power supply of the LNA 3 is stopped, and the received signal is transmitted with the insertion loss (insertion loss) of the LNA 3. That is, the bypass means may have any configuration as long as the gain of the received signal can be varied on the front stage side of the receiver.
[0082]
Furthermore, in the first and second embodiments, the received power detection unit 16 is configured to detect the signal strength of the I signal and the Q signal that have been quadrature detected by the quadrature detector 11. However, the present invention is not limited to this. For example, the signal strength of the high-frequency signal RF received by the antenna 1 may be directly detected, or the signal strength of the high-frequency signal RF amplified by the LNA 3 may be detected.
[0083]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the bypass control means includes the histogram generation means, the determination means, and the bypass state switching means, and the bypass state switching means performs the bypass means according to the frequency of the signal strength of the received signal. When the signal strength of the received signal temporarily decreases or increases due to, for example, fading, it is possible to determine the received signal at this time as a low-frequency signal by using the determination unit. The bypass state switching means can maintain the bypass state by the bypass means in a state before a low-frequency signal is determined. As a result, the bypass state is not switched more than necessary, and the gain of the received signal can be set in a state suitable for eliminating fading, so that the receiving sensitivity can be increased.
[0084]
According to the second aspect of the present invention, when the determining unit determines that the received signal is a low-frequency signal continuously over a certain period of time, the bypass state switching unit determines the bypass state based on the last detected received signal. The low-frequency bypass state switching means for switching the bypass state by means of the bypass means. When the reception environment changes, for example, when the wireless communication device moves in a tunnel, the bypass means is switched according to the reception environment. Can switch the bypass state. As a result, even when the received power constantly decreases or increases, the amplification gain of the entire receiving system including the low-noise amplifier can be set to an optimum state.
[0085]
According to the third aspect of the present invention, the bypass state switching means determines that the received signal is a low-frequency signal and that the signal strength of the received signal is different from a range including the two threshold values. Since the bypass state is switched according to the signal strength of the received signal, when the signal strength of the received signal is extremely large or small, the bypass state is controlled according to the signal strength of the received signal regardless of the frequency of the signal strength. Can be switched, a low-noise amplifier can be used in an optimal state, and communication disconnection can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a wireless communication device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a demodulation circuit in FIG. 1;
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a control signal and a gain of an intermediate frequency signal amplifier.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a histogram of a detection value of a reception power and a detection frequency.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a detected value and a gain of a low noise amplifier.
FIG. 6 is a flowchart showing a bypass control program by a demodulation circuit in FIG. 2;
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a demodulation circuit according to a second embodiment.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a detected value and a gain of a low noise amplifier.
FIG. 9 is a flowchart showing a bypass control program by a demodulation circuit in FIG. 7;
FIG. 10 is an overall configuration diagram showing a wireless communication device according to a modification.
[Explanation of symbols]
1 antenna
3 Low noise amplifier (LNA)
5 Bypass route (bypass means)
6 switch
7 Mixer
10 Intermediate frequency signal amplifier
11 Quadrature detector
15 Demodulation circuit
16 Received power detector (signal strength detector)
17 bypass control unit (bypass control means)
18 Histogram generation unit (histogram generation means)
20 Judgment unit (judgment means)
21, 31 control voltage output section (bypass state switching means)

Claims

A low-noise amplifier that amplifies the received signal, a bypass unit that bypasses the low-noise amplifier, a signal-strength detector that detects the signal strength of the received signal, and a signal-strength detected by the signal-strength detector. A wireless communication device comprising: a bypass control unit that controls a bypass state of whether to bypass the low-noise amplifier using the bypass unit.
The bypass control means, a histogram generation means for generating a histogram indicating the relationship between the signal strength of the received signal detected by the signal strength detector and the detection frequency,
Determining means for determining whether the received signal is a signal with a higher frequency than a predetermined frequency using a histogram by the histogram generating means,
When the determination unit determines that the received signal is a signal having a higher frequency than a predetermined frequency, the bypass state by the bypass unit is changed according to the signal strength of the received signal based on hysteresis having two different thresholds. Switching,
A wireless communication apparatus comprising: a bypass state switching unit that maintains a current bypass state of the bypass unit when the received signal is determined to be a signal having a frequency lower than a predetermined frequency.

The bypass state switching unit is configured to, when the determination unit determines that the received signal is a low-frequency signal continuously over a certain period of time, in accordance with the signal strength of the last detected reception signal. 2. The wireless communication device according to claim 1, further comprising a low-frequency bypass state switching means for switching a bypass state by the means.

The bypass state switching means, when the received signal is determined to be a signal of lower frequency than a predetermined frequency, and when the signal strength of the received signal has a value different from the range including between the two thresholds, 3. The wireless communication device according to claim 1, further comprising an auxiliary bypass state switching unit that switches a bypass state of the bypass unit according to a signal strength of the received signal.