JP2005101693A

JP2005101693A - 受信機

Info

Publication number: JP2005101693A
Application number: JP2003329465A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamamoto; 裕之山本
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】受信特性の劣化を防ぎ、受信を安定に動作させることが可能な受信機を提供する。
【解決手段】受信した無線周波数信号を帯域制限、増幅、周波数変換するアナログ信号処理部（２，３，５）と、このアナログ信号処理部の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（１１−１，１１−２）と、入力信号のＤＣオフセットを検出し補正する機能（１４，１５，１２−１，１２−２，７−１，７−２）と、入力信号のレベルを検出し所定に保つために制御するＡＧＣ機能（１７，１８，１９，１０−１，１０−２）と、デジタル信号を処理する信号処理部（１６）を有する受信機において、前記ＡＧＣ機能の入力検出にフィルタを挿入してＤＣ成分を除去した上で入力信号の電力レベルを検出してＡＧＣ制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムで使用可能な基地局、車載局、携帯局に組み込まれる受信機に係り、ダイレクトコンバージョン受信方式を用いたものでＤＣオフセット量を検出し補正する機能およびＡＧＣ機能を備える受信機に関するものである。

近年の無線通信システムの高度化と複雑化により、１つの受信装置において複数の無線通信システムに対応可能なハードウエアが求められている。その中でダイレクトコンバージョン受信方式は、小型化、低価格化の効果もあり注目を浴びている。例えば（財）電子情報通信学会信学技報（ＥＤ２００−２３８、ＭＷ２００−１８７、ｐ２１〜２６）「１．９ＧＨｚ帯ダイレクトコンバージョン受信機ＲＦモジュール」で報告されているような構成で検討が行われている。

以下図２を用いてダイレクトコンバージョン受信機の構成と動作原理を説明する。

アンテナ１から入力される受信信号はバンドパスフィルタ２で帯域外信号が除去され、ＲＦ増幅器３に入力され増幅される。次に直交復調器５に入力される。ここで入力される信号が分配器４で分岐されて、ミキサ６−１、６−２に供給される。ミキサ６−１、６−２には、ＰＬＬ周波数シンセサイザ３０から発振される局部発振信号と９０度移相器８を介した信号が供給され、Ｉ／Ｑのベースバンド信号に復調される。

前記ベースバンド信号はＬＰＦ９−１、９−２により高次の不要成分が除去される。続いて増幅器１０−１、１０−２において所望のレベルまで信号が増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１−１、１１−２においてデジタルデータに変換され、データ処理回路１３に入力される。

データ処理回路１３では、オフセット検出部１４で入力信号のＤＣオフセットを算出し、オフセット分を制御する電圧をオフセット制御部１５で算出し、Ｄ／Ａ変換器１２−１、１２−２から出力する。またベースバンド処理部１６において復調出力信号を出力する。

フェージング等により、変動する入力レベルに対し信号レベルを一定に保つため増幅器１０−１、１０−２をゲイン可変増幅器（ＡＧＣアンプ）として構成する。

その時、データ処理回路１３ではＡ／Ｄ変換器１１−１、１１−２から出力されるベースバンド信号Ｉ／Ｑからレベル検出部１７において入力の電力レベルを検出し、所望の入力レベルとなる様ＡＧＣ制御部１８において、Ｄ／Ａ変換器１９を制御し、増幅器１０−１、１０−２のゲインを可変し入力レベルが一定となるように制御を行う。

（財）電子情報通信学会信学技報（ＥＤ２００−２３８、ＭＷ２００−１８７、ｐ２１〜２６）「１．９ＧＨｚ帯ダイレクトコンバージョン受信機ＲＦモジュール」

上記、ダイレクトコンバージョン方式では入力信号周波数と局部発振器信号（ＬＯ）周波数が一致しているため、ＬＯ信号のリークがミキシングによりそのままＤＣ成分となり復調処理において性能劣化をもたらす。また上記のようにＤＣオフセット制御を行い影響を緩和させることができるが、ＡＧＣを動作させた場合入力レベルの検出において誤差を生ずることがある。

一般に、ベースバンド信号から入力電力を算出する場合、Ｉ／Ｑの電圧値の２乗和を求める場合が多い。例えば図３（ａ）のようにＩ／Ｑの振幅が１でＤＣオフセットがない場合、時間（ｔ0）の点で電力値は（１）^２＋（１）^２＝２となる。しかし、（ｂ）のように振幅は同じでも０．５のＤＣオフセットを生じている場合、入力電力は（０．５）^２＋（０．５）^２＝０．５となる。

したがって同じ入力でもＤＣオフセットの状態により見かけの入力レベルが異なることとなり、間違った値でＡＧＣを動作させると受信特性を劣化させることになる。

本発明の目的は、受信特性の劣化を防ぎ、受信を安定に動作させることが可能な受信機を提供することにある。

本発明は、この目的を達成するため、受信した無線周波数信号を帯域制限、増幅、周波数変換するアナログ信号処理部と、このアナログ信号処理部の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、入力信号のＤＣオフセットを検出し補正する機能と、入力信号のレベルを検出し所定に保つために制御するＡＧＣ機能と、デジタル信号を処理する信号処理部を有する受信機において、前記ＡＧＣ機能の入力検出にフィルタを挿入してＤＣ成分を除去した上で入力信号の電力レベルを検出してＡＧＣ制御することを特徴とする。

本発明によれば、受信特性の劣化を防ぎ、受信を安定に動作させることが可能な受信機を得ることができる。

図１を用いて本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態において、受信信号がデータ処理部１３に入力されるまでは従来の図１とほぼ同じ動作となる。

データ処理回路１３では、オフセット検出部１４で入力信号のＤＣオフセットを算出しオフセット分を制御する電圧をオフセット制御部１５で算出し、Ｄ／Ａ変換器１２−１、１２−２から出力する。またベースバンド処理部１６において復調出力信号を出力する。

次にＡＧＣ動作について説明する。

データ処理回路１３ではＡ／Ｄ変換器１１−１、１１−２から出力されるベースバンド信号Ｉ／ＱからＨＰＦ（高域通過フィルタ）２０−１、２０−２において低域の信号（ＤＣ）が除去され、レベル検出部１７に入力される。

ＨＰＦ２０−１、２０−２は例えば図４で示すように、ベースバンド帯域Ｆ２の信号成分に対して例えばＦ１周波数でのカットオフ周波数となるような特性を選び構成することによりＤＣ成分を除去できる。

しかしながらこの時、入力された信号をフィルタ処理するため、遅延時間が発生する。ここでは受信変動の変化に対応するためＡＧＣ機能を持たせているわけであるが、検出に期間がかかると、ＡＧＣ処理が遅れることとなり受信特性の劣化をまねく事となる。

このＨＰＦ２０−１、２０−２の代わりに、ＩＩＲフィルタ（無限長インパルス応答型フィルタ）を用いることで処理時間の短縮が図れる。ＩＩＲフィルタの構成例を図５に示す。図５において、２３は加算器、２４は乗算器、２５は遅延素子であり、ＩＩＲフィルタを構成している。

図１に戻り、レベル検出部１７において入力の電力レベルを検出する。例えば、入力信号に対して２乗和を算出する事で電力レベルが算出できる。次に、所定の入力レベルとなる様ＡＧＣ制御部１８において、Ｄ／Ａ変換器１９を制御し、増幅器１０−１、１０−２のゲインを可変し入力レベルが所定となるように制御を行う。

本実施の形態によれば、ＡＧＣ制御時にＤＣオフセット成分をＨＰＦを用いて除去することで正確な受信レベルを検出することができ、また、ＩＩＲフィルタの構成によりほとんど遅延時間がない処理が可能となるため、安定したＡＧＣ制御が可能となり、受信特性の安定化を図ることができる。

本発明の実施の形態の構成を示す図である。従来の構成を示す図である。ＤＣオフセットの影響を説明するための図である。本発明の構成の一部であるＨＰＦの特性例を示した図である。本発明の構成の一部であるＩＩＲフィルタの構成例を示した図である。

符号の説明

１：アンテナ、２：バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３：ＲＦ増幅器、４：分配器、５：直交復調器、６−１，６−２：ミキサ、７−１，７−２：加算器、８：９０度移相器、９−，９−２：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、１０−１，１０−２：ＡＧＣアンプ、１１−１，１１−２：Ａ／Ｄ変換器、１２−１，１２−２，１３：デジタル処理部、１４：オフセット検出部、１５：オフセット制御部、１６：ベースバンド処理部、１７：レベル検出部、１８：ＡＧＣ制御部、１９：Ｄ／Ａ変換器、２０−１，２０−２：高域通過フィルタ、２３：加算器、２４：乗算器、２５：遅延素子、３０：ＰＬＬ周波数シンセサイザ。

Claims

受信した無線周波数信号を帯域制限、増幅、周波数変換するアナログ信号処理部と、このアナログ信号処理部の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、入力信号のＤＣオフセットを検出し補正する機能と、入力信号のレベルを検出し所定に保つために制御するＡＧＣ機能と、デジタル信号を処理する信号処理部を有する受信機において、前記ＡＧＣ機能の入力検出にフィルタを挿入してＤＣ成分を除去した上で入力信号の電力レベルを検出してＡＧＣ制御することを特徴とする受信機。