JP2005142867A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 間欠受信開始時等の電源投入時に生じる直流オフセット電圧の変動を受信性能を保ったまま高速に収束させて正規の受信態勢に入るまでの時間を短縮化すること。
【解決手段】 インピーダンス切り替え回路１８２，１９２は、ＨＰＦ１０８，１０９のインピーダンス値を小さくして遮断周波数を高くすること、逆にインピーダンス値を大きくして遮断周波数を低くすることができる。間欠受信動作では、無線部の電源が投入され、その後、ベースバンド部の電源が投入される。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１１０，１１１の入力端にＩ，Ｑ信号の直流オフセット電圧の変動が生ずる。この変動は、ＨＰＦ１０８，１０９の遮断周波数を高くして短時間に定常状態に収束させる。そして、その後、ＨＰＦ１０８，１０９の遮断周波数を適切な値に戻し、受信品質をほぼ一定に維持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信装置に関する。

無線通信システムとしてＣＤＭＡ携帯電話システムがよく知られているが、そこで使用される無線通信装置における受信処理系は、例えば特許文献１に開示されているように、アンテナの受信信号を低雑音増幅器にて増幅したのち直交ミキサに与え、直交ミキサに局部発振器からのローカル信号とそれを９０度移相したローカル信号とを与えて直交信号であるＩ信号とＱ信号とをベースバンド信号に周波数変換し、それぞれをベースバンド可変増幅器にて増幅し、Ａ／Ｄコンバータにてデジタル信号に変えて復調回路に出力するように構成されている。

ところで、ＣＤＭＡ携帯電話システムの例で言えば、無線通信装置は、基地局との間で位置情報のやり取りを行うため定期的に間欠受信動作を行っている。この間欠受信時の制御方法としては、まず、無線部（低雑音増幅器、局部発信器、直交ミキサ）及びベースバンド可変増幅器の電源をオンにした後、ベースバンド部（Ａ／Ｄコンバータ、復調回路）の電源をオンにし、その後、待ち受け態勢に移行するという制御方法が採用されている。

この間欠受信時の動作において、Ａ／Ｄコンバータ及び復調回路の起動時に、ベースバンド可変増幅器の出力端とＡ／Ｄコンバータの入力端との間に生じている電位差に依って受信したＩ信号及びＱ信号の直流オフセット電圧が過渡的に変動することが起こる。このＩ，Ｑ信号の直流オフセット電圧が変動した状態では、Ａ／Ｄコンバータが正常に変換動作できず受信品質が劣化するので、Ａ／Ｄコンバータが正常に動作可能な定常状態を得るためにはＩ信号とＱ信号のオフセット電圧が安定するまで待つ必要がある。
特開平１０−２４７９５３号公報（図１）

従来のＩ，Ｑ信号の直流オフセット電圧が安定するまでの収束時間は、ベースバンド可変増幅器の出力端とＡ／Ｄコンバータの入力端との間に介在する結合キャパシタンスとＡ／Ｄコンバータの抵抗成分とで構成されるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）に依って決定されるので、直流オフセット電圧変動の収束時間を短縮するためには、ＨＰＦの遮断周波数を高くする方法が有効であるが、遮断周波数を高くするとそれに伴って復調精度が劣化し、結果として受信性能が劣化するという問題がある。

そのため、従来では、受信性能が最良となるようにＨＰＦの遮断周波数を固定的に設定し、動作させていたので、間欠受信時には、ベースバンド可変増幅器の電源をオンにしたときにＡ／Ｄコンバータの入力端に生じるＩ，Ｑ信号の直流オフセット電圧の変動が収束するまで待ち、その後、待ち受け態勢に入るように構成していた。

ベースバンド可変増幅器の電源をオンにした後、Ａ／Ｄコンバータの入力端に生じるＩ，Ｑ信号の直流オフセット電圧の変動が収束するまでの待ち時間（プリヒート処理時間）が長くなると、その後に一定の待ち受け時間が必要であるので、間欠受信に必要とする全体的な時間が長くなり、結果として無線通信装置の消費電力が大きくなるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、間欠受信開始時等の電源投入時に生じる直流オフセット電圧の変動を受信性能を保ったまま高速に収束させて正規の受信態勢に入るまでの時間を短縮化することができる無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信装置は、無線受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する手段と、前記ベースバンド信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの出力信号をデジタル信号に変換して復調系に出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を切り替えるインピーダンス切り替え手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、ハイパスフィルタのインピーダンス値を小さくして遮断周波数を高くすることができ、逆にハイパスフィルタのインピーダンス値を大きくして遮断周波数を低くすることができる。例えば、間欠受信動作を行う場合に、間欠受信動作の開始時にまず無線部の電源が投入され、その後、ベースバンド部の電源が投入されるので、Ａ／Ｄ変換手段の電源を投入したときその入力端に受信ベースバンド信号の直流オフセット電圧の変動が生ずるが、この変動は、ハイパスフィルタの遮断周波数を高くすると、短時間に定常状態に収束させることができる。そして、ハイパスフィルタの遮断周波数が高いままでは、受信品質が劣化するが、本発明では、ハイパスフィルタの遮断周波数を適切な値に戻すことができるので、受信品質をほぼ一定に維持することができる。

本発明に係る無線通信装置は、請求項１記載の無線通信装置において、前記インピーダンス切り替え手段は、前記インピーダンス値を段階的に切り替える構成を採る。

この構成によれば、装置間で、上記のＡ／Ｄ変換手段の入力端に生ずる受信ベースバンド信号の直流オフセット電圧の変動を収束させるのに最適なハイパスフィルタのインピーダンス値にばらつきが生じている場合に、装置毎に、ハイパスフィルタのインピーダンス値を最適値に切り替えて設定することができる。

本発明に係る無線通信装置は、請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置において、前記インピーダンス切り替え手段に、電源投入後のある期間内に前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を下げる動作を行わせ、その後前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を上げる動作を行わせる制御手段を具備する構成を採る。

この構成によれば、例えば、間欠受信動作を行う場合には、間欠受信動作の開始時にまず無線部の電源が投入され、その後、ベースバンド部の電源が投入され、その後に待ち受け状態に移行する。そこで、制御手段は、無線部の電源が投入された後のある期間内、前記インピーダンス切り替え手段に前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を下げる動作を行わせる。その結果、ハイパスフィルタの遮断周波数が高くなるので、Ａ／Ｄ変換手段の電源を投入したときその入力端に生ずる受信ベースバンド信号の直流オフセット電圧の変動は、短時間に定常状態に収束する。制御手段は、その後、前記インピーダンス切り替え手段に前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を上げる動作を行わせる。その結果、ハイパスフィルタの遮断周波数が低くなるので、待ち受け時では良好な受信状態を維持することができる。

本発明に係る無線通信装置は、請求項３記載の無線通信装置において、電源投入指示信号を所定時間だけ遅延して前記制御手段に与える遅延手段を具備する構成を採る。

この構成によれば、遅延手段が電源投入指示信号を所定時間だけ遅延して前記制御手段に与えるので、上記の間欠受信動作を行い、かつ前記制御手段に指示を与える構成において、制御手段に対する指示を無線部に対する指示で代用することができるので、構成の簡素化が図れる。

本発明によれば、間欠受信開始時等の電源投入時に生じる直流オフセット電圧の変動を受信性能を保ったまま高速に収束させて正規の受信態勢に入るまでの時間を短縮化することができる。その結果、消費電力が低減でき、また間欠受信動作時では、待ち受け時間を延長することができる。

本発明の骨子は、無線受信した高周波信号を周波数変換したベースバンド信号をＡ／Ｄコンバータに与えてデジタル信号に変換する場合に、Ａ／Ｄコンバータの入力端側に存在するハイパスフィルタの遮断周波数を増減操作できる回路を設け、間欠受信動作等の電源投入時にはハイパスフィルタの遮断周波数を高くしてＡ／Ｄコンバータの入力端に生ずる直流オフセット電圧の変動を急速に収束させ、その後、間欠受信における待ち受け時等の定常受信状態においてはハイパスフィルタの遮断周波数を良好な受信品質が得られる値に戻す操作が行えるようにすることである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１において、受信アンテナ１０１にて受信された高周波信号は、低雑音増幅器１０２にて信号増幅された後、直交ミキサを構成するＩｃｈ（Ｉチャネル）用のミキサ１０３とＱｃｈ（Ｑチャネル）用のミキサ１０４とに入力される。

０／９０移相器１０５は、搬送波周波数と同一の周波数で発振する局部発信器１０６からローカル信号をそのままミキサ１０３に与えるとともに、局部発信器１０６からローカル信号を９０度移相してミキサ１０４に与える。その結果、ミキサ１０３は、低雑音増幅器1０２の出力信号を同相成分のベースバンド信号であるＩ信号に周波数変換して出力し、ミキサ１０４は、低雑音増幅器1０２の出力信号を直交成分のベースバンド信号であるＱ信号に周波数変換して出力する。

このＩ信号とＱ信号は、それぞれベースバンド可変増幅器１０７にて増幅された後、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１０８，１０９にて低周波成分の除去処理を受け、Ａ／Ｄコンバータ１１０，１１１に入力され、デジタル信号に変換され、復調回路１１３に入力される。復調回路１１３では、デジタル信号からなるＩ信号とＱ信号にデジタル信号処理を施し、データを取り出す。

ここで、ＨＰＦ１０８は、ベースバンド可変増幅器１０７の出力端に一端が接続される結合キャパシタンス１８１とベースバンド可変増幅器１０７の出力端側に存在する抵抗成分とで構成されるが、結合キャパシタンス１８１の他端とＡ／Ｄコンバータ１１０の入力端との間に当該ＨＰＦ１０８のインピーダンス値を切り替えるインピーダンス切り替え回路１８２が設けられている。

また、ＨＰＦ１０９は、同様にベースバンド可変増幅器１０７の出力端に一端が接続される結合キャパシタンス１９１とベースバンド可変増幅器１０７の出力端側に存在する抵抗成分とで構成されるが、結合キャパシタンス１９１の他端とＡ／Ｄコンバータ１１１の入力端との間に当該ＨＰＦ１０９のインピーダンス値を切り替えるインピーダンス切り替え回路１９２が設けられている。

そして、インピーダンス切り替え回路制御部１１２がインピーダンス切り替え回路１８２，１９２を同期して制御する目的で設けられている。タイミング制御部１１４は、ここでは間欠受信時の制御信号のみを発生するとする。この制御信号は、電源入力部Ａ１１５、電源入力部Ｂ１１６の他、上記のインピーダンス切り替え回路制御部１１２にも与えられる。

電源入力部Ａ１１５は、タイミング制御部１１４が発生する制御信号に従って低雑音増幅器１０２、ミキサ１０３，１０４及び局部発振器１０６の電源をオン・オフ制御する。電源入力部Ｂ１１６は、タイミング制御部１１４が発生する制御信号に従ってＡ／Ｄコンバータ１１０，１１１及び復調回路１１３の電源をオン・オフ制御する。また、インピーダンス切り替え回路制御部１１２は、タイミング制御部１１４が発生する制御信号に従って間欠受信時にインピーダンス切り替え回路１８２，１９２によるインピーダンス値切り替え動作を制御するようになっている。

次に、図１〜図６を参照して、以上のように構成される実施の形態１に係る無線通信装置における間欠受信時の動作について説明する。なお、図２は、間欠受信時のタイミングチャートである。図３は、ビット誤り率(ＢＥＲ)とＤＣオフセット電圧との関係を示す概念図である。図４は、直流オフセット電圧収束時間とＨＰＦの遮断周波数との関係を示す概念図である。図５は、復調精度（ＥＶＭ）とＨＰＦの遮断周波数との関係を示す概念図である。図６は、ＨＰＦのインピーダンスとＨＰＦの遮断周波数との関係を示す概念図である。

まず、本発明の理解を容易にするために、間欠受信時の一般的な動作及びそのときの特性について説明する。図２（１）：間欠受信の開始とともにタイミング制御部１１４から電源入力部Ａ１１５に対し制御信号を与え、低雑音増幅器１０２、ミキサ１０３，１０４及び局部発振器１０６の電源をオン動作させる。局部発信器１０６では、発振周波数を受信周波数に合わせ込む動作が行われ、無線部は受信可能状態に移行する。

図２（３）：このとき、ベースバンド可変増幅器（ＡＧＣ）１０７の出力では、無線部起動期間２０１に示すように、Ｉ，Ｑ直流オフセット電圧が生じている。

図２（２）：次に、無線部起動期間２０１の終了タイミングにて、タイミング制御部１１４から電源入力部Ｂ１１６に対して制御信号を与え、Ａ／Ｄコンバータ１１０，１１１、復調回路１１３の電源をオン動作させ、ベースバンド処理が可能な状態にする。

図２（３）、（４）：このときは、Ｉ，Ｑ直流電圧収束時間２０２の開始時に示されているように、Ａ／Ｄコンバータ１１０，１１１の入力端では、先に生じているベースバンド可変増幅器(ＡＧＣ)１０７の出力端でのＩ，Ｑ信号直流オフセット電圧とＡ／Ｄコンバータ１１０，１１１の入力端電圧との電位差からＩ，Ｑ信号直流オフセット電圧に変動が生じる。

図３では、横軸が直流（ＤＣ）オフセット電圧［ｍＶ］、縦軸がビット誤り率（ＢＥＲ）であるが、図３に示すように、直流オフセット電圧が大きくなるほど、正常にＡ／Ｄコンバータ１１０，１１１が動作できずビット誤り率が大きくなり、受信品質が劣化する。

したがって、Ｉ，Ｑ信号の直流オフセット電圧が安定するまでのＩ，Ｑ直流電圧収束時間２０２の経過を待ち、Ａ／Ｄコンバータ１１０，１１１が正常に動作可能な定常状態が得られるようにする必要がある。無線部起動期間２０１とその後のＩ，Ｑ直流電圧収束時間２０２とを合わせた時間はプリヒート処理時間というが、間欠受信ではその後に一定の待ち受け時間２０３が必要であるので、この収束までのプリヒート処理時間が長いと、間欠受信に必要とする全体的な時間が長くなり、結果として無線通信装置の消費電力が大きくなる。

ここで、図４は、横軸がＨＰＦの遮断周波数［Ｈｚ］、縦軸がＩ，Ｑ直流オフセット電圧の収束時間［ｍｓ］であるが、図４に示すように、Ｉ，Ｑ直流オフセット電圧の収束時間は、ＨＰＦの遮断周波数が高くなるのに伴い短縮される。一方、図５では、横軸がＨＰＦの遮断周波数［Ｈｚ］、縦軸が復調精度（ＥＶＭ）［％ｒｍｓ］であるが、ＨＰＦの遮断周波数が高くなると復調精度が劣化する。ところが、図６では、横軸がＨＰＦのインピーダンス［Ω］、縦軸がＨＰＦの遮断周波数［Ｈｚ］であるが、ＨＰＦのインピーダンスが高くなると遮断周波数［Ｈｚ］が低下する。

そこで、インピーダンス切り替え回路１８２，１９２及びインピーダンス切り替え回路制御部１１２は、ＨＰＦ１０８，１０９のインピーダンスを増減操作するために設けてある。

即ち、図２（５）に示すように、間欠受信開始とともにタイミング制御部１１４からインピーダンス切り替え回路制御部１１２に制御信号を与え、インピーダンス切り替え回路１８２，１９２にＨＰＦ１０８，１０９のインピーダンスを下げる、つまりＨＰＦ１０８，１０９の遮断周波数を高くする操作を行わせる。

その結果、図２（５）に示すように、Ｉ，Ｑ信号直流オフセット電圧変動を短い時間で定常状態に収束させることができる。つまり、プリヒート処理時間（無線部起動期間２０１）＋（Ｉ，Ｑ直流電圧収束期間２０２）を短くすることができる。

そして、図２（５）に示すように、その後の待ち受け時間２０３では、タイミング制御部１１４からインピーダンス切り替え回路制御部１１２に制御信号を与え、インピーダンス切り替え回路１８２，１９２にＨＰＦ１０８，１０９のインピーダンスを上げる、つまりＨＰＦ１０８，１０９の遮断周波数を適切な値に下げる操作を行わせる。これによって、待ち受け時２０３では、最適な受信状態を維持することができる。

このように、本実施の形態１によれば、ＨＰＦの遮断周波数を増減操作できるようにしたので、間欠受信時において、電源投入時に生ずるＩ，Ｑ信号の直流オフセット電圧変動の収束時間を短縮し、電源投入後、Ａ／Ｄコンバータが正常に変換動作を行えるまでのプリヒート時間を短縮することができるので、間欠受信時の消費電力を抑え、待ち受け時間を長くすることが可能となる。また、待ち受け時間では、受信品質を保つことができる。

(実施の形態２)
図７は、本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。なお、図７では、図１に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図７に示すように、実施の形態２に係る無線通信装置では、図１に示した構成において、インピーダンス切り替え回路１８２，１９２に代えて、インピーダンス切り替え回路７８２，７９２が設けられている。

インピーダンス切り替え回路７８２，７９２は、段階的にインピーダンスを切り替えることができる構成となっている。

この構成によれば、電源投入時に生ずるＩ，Ｑ信号の直流オフセット電圧変動を収束させるのに最適なインピーダンス値に装置間でばらつきが生じているときでも、それぞれの装置に最適なインピーダンスの値に切り替えることが可能となる。

(実施の形態３)
図８は、本発明の実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。なお、図８では、図１に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

図８に示すように、実施の形態３に係る無線通信装置では、図１に示した構成において、遅延回路８０１が設けられている。それに伴い、タイミング制御部１１４に代えて、タイミング制御部８０２が設けられている。

タイミング制御部８０２は、電源入力部Ａ１１５と電源入力部Ｂ１１６とに対してのみ制御信号を出力するようになっている。遅延回路８０１は、タイミング制御部８０２が電源入力部Ａ１１５に対して送出する制御信号を所定時間だけ遅延してインピーダンス切り替え回路制御部１１２に与えるようになっている。

この構成によれば、インピーダンス切り替え回路制御部１１２に与える制御信号を無線部に与える制御信号で代用することができるので、インピーダンス切り替えの制御信号を新たに追加することなくインピーダンス切り替え制御を実現することが可能になる。

なお、実施の形態３では、実施の形態１への適用例を示したが、実施の形態２にも同様に適用することができることは言うまでもない。

本発明は、ＣＤＭＡ携帯電話システム等において、間欠受信開始時等の電源投入時に生じる直流オフセット電圧の変動を受信性能を保ったまま高速に収束させて正規の受信態勢に入るまでの時間を短縮化するのに好適である。

本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 間欠受信時のタイミングチャート ビット誤り率(ＢＥＲ)とＤＣオフセット電圧との関係を示す概念図 直流オフセット電圧収束時間とＨＰＦの遮断周波数との関係を示す概念図 復調精度（ＥＶＭ）とＨＰＦの遮断周波数との関係を示す概念図 ＨＰＦのインピーダンスとＨＰＦの遮断周波数との関係を示す概念図 本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１０１ アンテナ
１０２ 低雑音増幅器
１０３，１０４ ミキサ
１０５ ０／９０移相器
１０６ 局部発振器
１０７ ベースバンド可変増幅器
１０８，１０９ ＨＰＦ
１１０，１１１ Ａ／Ｄコンバータ
１１２ インピーダンス切り替え回路制御部
１１３ 復調回路
１１４，８０２ タイミング制御部
１１５ 電源入力部Ａ
１１６ 電源入力部Ｂ
１８１，１９１ 結合キャパシタンス
１８２，１９２ インピーダンス切り替え回路
７８２，７９２ インピーダンス切り替え回路
８０１ 遅延回路

Claims (4)

1. 無線受信した高周波信号をベースバンド信号に変換する手段と、
   前記ベースバンド信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタと、
   前記ハイパスフィルタの出力信号をデジタル信号に変換して復調系に出力するＡ／Ｄ変換手段と、
   前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を切り替えるインピーダンス切り替え手段と、を具備することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記インピーダンス切り替え手段は、前記インピーダンス値を段階的に切り替える構成、を具備することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記インピーダンス切り替え手段に、電源投入後のある期間内に前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を下げる動作を行わせ、その後前記ハイパスフィルタのインピーダンス値を上げる動作を行わせる制御手段、を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置。
4. 電源投入指示信号を所定時間だけ遅延して前記制御手段に与える遅延手段、を具備することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。

Images