JP2006523059A

JP2006523059A - 直流オフセット電圧補正部を有する受信機

Info

Publication number: JP2006523059A
Application number: JP2006506442A
Authority: JP
Inventors: エイドリアン、ダブリュ．ペイン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2006-10-05
Also published as: WO2004091160A1; CN1768515A; EP1616421A1; GB0308168D0; US20070177692A1; TW200501602A; KR20060002953A

Abstract

受信機は、未補正復調信号（ｖ_ｉｎ）を生成するように、受信した信号を復調する周波数下方変換段（１４）と、補正信号用の出力（２８）を有する直流オフセット電圧補正回路（２２）と、前記出力に結合されたデータ再生回路（４２）とを備える。直流オフセット電圧補正回路（２２）は、前記未補正復調信号（ｖ_ｉｎ）の入力と、受信したデータを検出するためのビットスライサ（３０）と、ノイズ及び直流オフセットを差し引いた前記復調信号を再生成するための、ビットスライサ（３０）の出力に結合されたフィルタ（３２）と、直流オフセット電圧（ｖ_ｏｆｆ）を生成するように、前記再生成復調信号を前記未補正復調信号の遅延されたバージョンから差し引く減算段（３４）と、前記ビットスライサに前記直流オフセット電圧をフィードバックするためのフィードバック回路とを備える。

Description

本発明は、直流オフセット電圧補正部（ｄｃｏｆｆｓｅｔｖｏｌｔａｇｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を有する受信機と、復調信号中の直流オフセット電圧の補正の方法とに関する。当該受信機は特に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）に従って動作する無線システム（しかしこれに限るものではない）に応用され得る。

無線受信機における望ましくない直流オフセットの問題はよく知られており、それを克服するための多くの提案がなされてきた。国際特許出願特許明細書ＷＯ０２／５４６９２号は、可変閾値スライス回路を有する受信機を開示している。この明細書の図７は、復調信号中のデータを当該信号をスライスすることによってより正確に検出できるように、直流オフセット電圧を補正するための対策がとられた受信機の実施形態を示している。当該直流オフセット電圧は、当該復調入力信号を差分段の第１入力端に印加することによって最初に推定（ｅｓｔｉｍａｔｅ）される。選択された閾値電圧のデフォルト値が当該差分回路の第２入力端に印加され、直流オフセット電圧推定値（ｅｓｔｉｍａｔｅ）プラスノイズを含む出力電圧が得られる。この出力電圧は、当該電圧がある時間（例えば２５ビット時間に相当する時間）に渡って回路内で平均化される平均化回路に印加される。ローパスフィルタが上記のノイズを取り除くように当該平均化回路の当該出力を濾波（ｆｉｌｔｅｒ）し、その結果が上記の直流オフセット電圧として蓄積される。動作中、その蓄積された直流オフセット電圧は、ビットスライサによって使用されるように、選択された閾値から差し引かれ、その差電圧が、上記の復調電圧をスライスするためにビットスライサによって使用される修正閾値電圧として働く。この回路は十分に機能するが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）等のシステムで使用される周波数で動作する直流オフセット回路は、より応答性が高いことが望まれる。

すべて信号伝送路に対する望ましくない妨害的影響に関連している直流オフセット電圧とベースラインワンダーとレベル補正とを補償するための他の技術が、米国特許明細書第６，３２４，２３１号、米国特許明細書第６，１７５，７２８号、欧州特許ＥＰ−Ａ２−９２８２１５号および欧州特許ＥＰ−Ｂ１−１６５０３号に開示されている。

直流オフセット電圧補償の方法の中には、複数の１または複数の０のような変化しないデータの長いシーケンスがあるときには、完全に効果的にはなり得ないものがある。

本発明の目的は、変化しないデータの長いシーケンスが上記の直流オフセット電圧推定値に影響しないようにすること、および上記のオフセット推定値を周波数ドリフトに応答するようにすることである。

本発明の第１の態様によれば、未補正復調信号を生成するように、受信した信号を復調する手段と、補正信号用の出力を有する直流オフセット電圧補正回路と、前記出力に結合されたデータ再生回路とを備え、前記直流オフセット電圧補正回路が、前記未補正復調信号用の入力と、受信したデータを検出するためのビットスライサと、ノイズ及び直流オフセットを差し引いた復調信号を再生成するためのフィルタリング手段と、直流オフセット電圧を生成するように、前記未補正復調信号から前記再生成復調信号を差し引く減算手段と、前記直流オフセット電圧を前記ビットスライサにフィードバックするためのフィードバック回路とを備える受信機が提供される。

本発明の第２の態様によれば、復調信号中の直流オフセット電圧の補正の方法であって、前記復調信号の直流フリー推定値を得る段階と、直流オフセット電圧を得るために、前記復調信号の同時的なバージョンから前記復調信号の前記直流フリー推定値を差し引く段階と、前記復調信号から前記直流オフセット電圧を差し引く段階とを備える方法が提供される。

本発明は、入力信号から上記復調信号の効果を除く事によって上記直流オフセット電圧推定値が得られる事になる、という概念に基づいている。この推定値は、信号内でデータがスライシングによって正確に検出され得るような信号を提供するように、上記入力信号から差し引かれ得る。このアーキテクチャは、変化しないデータの長いシーケンスが当該直流オフセット電圧推定値に影響しないようになる、及び比較的長い時定数を有するフィルタの使用を避けることによって当該オフセット推定値が周波数ドリフトに応答するようになる、という利点を有する。

欧州特許ＥＰ−Ｂ１−１６５０３号に開示されているレベル補正回路のアーキテクチャは、テレビジョンのテレテクスト信号のレベルの補正に関するものであり、波形補正信号がレベル補正回路の出力に結合されたビットスライサから導出されるという点で、本発明に従って作製される受信機回路に使用されるアーキテクチャとは異なっている。加えて、当該波形補正信号が、当該テレビジョン信号の論理１レベルに相当する「ａ」レベルの補正用の振幅制御回路に印加されると共に、エラー信号を得るために、この回路からの出力が入力信号から差し引かれる。当該エラー信号は、上記レベル補正回路に供給されるレベル制御信号を生成するために積分回路内で積分される。上記レベル「ａ」に相当する上記振幅制御信号は、黒レベル「ｂ」に相当する論理０レベルと上記テレビジョン信号内のレベル「（ｂ＋ａ）」に相当する論理１値との差を得ることによって、上記入力信号から導出される。レベル「ｂ」及び「（ｂ＋ａ）」は、伝送路に対する妨害的影響によって引き起こされる変動を示すことがあり得る。この引用された回路は、望ましくない直流オフセット電圧の影響を克服することには関係しない。本発明に従って作製される受信機回路は、２つの論理レベルの間の信号レベル制御用の振幅制御回路を必要としない。

本発明について、添付の図面を参照しつつ、例示により説明することにする。

図１を参照するに、図示されている無線受信機は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）信号（当該信号は、変化しないデータの長いシーケンス即ち複数の１又は複数の０の長いシーケンスだけでなく、不規則なデータを含んでも良い）を受信するためのアンテナ１０を備える。受信した信号は無線周波数増幅器１２で増幅されて、増幅された信号は周波数下方変換段１４に印加される。周波数下方変換段１４は、無線周波数増幅器１２の出力に結合された第１入力と局所発振器信号生成手段１８（例えば周波数合成器）に結合された第２入力とを有する混合器（または乗算器）１６、を備える。帯域通過フィルタ２０は、直流オフセット電圧及びノイズを含む未補正復調信号ｖ_ｉｎを選択するように、周波数下方変換段１４の出力に結合されている。

未補正復調信号ｖ_ｉｎは直流オフセット電圧補正回路２２に供給される。直流オフセット電圧補正回路２２の動作の理解を容易にするために波形図が示されている。当該回路２２は、未補正信号ｖ_ｉｎ用の第１入力２５と、当該回路により再生された直流オフセット電圧ｖ_ｏｆｆ用の第２入力２６と、出力２７とを有する第１減算段２４を備える。出力２７上の信号は、未補正復調信号マイナス直流オフセット電圧（ｖ_ｉｎ−ｖ_ｏｆｆ）であり、当該信号は、ビットスライサ３０に供給されると共に、線路２８を通ってデータ再生段４２に供給される。ビットスライサ３０の出力は復調信号の推定値を含んでおり、この信号は、復調信号の直流フリー推定値（ｄｃｆｒｅｅｅｓｔｉｍａｔｅ）を生成するローパスフィルタ３２に供給される。ローパスフィルタ３２は、転送ビット整形フィルタおよび全受信チェーン（ｃｏｍｐｌｅｔｅｒｅｃｅｉｖｅｃｈａｉｎ）（当該全受信チェーンは例えばチャネルフィルタおよび復調器を含む）の伝達関数とほぼ同一の特性を有する。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）システムの場合には、ローパスフィルタ３２は、帯域幅３００ｋＨｚでリップル０．５ｄＢの５次チェビシェフフィルタ（Ｔｃｈｅｂｙｃｈｅｆｆｆｉｌｔｅｒ）としてモデル化することができる。

第２減算段３４は、ローパスフィルタ３２の出力に結合された第１入力３５と、未補正復調信号ｖ_ｉｎを、当該信号が回路段２４、３０、および３２と出力とを経由して伝播するのに相当する時間だけ遅延させるための時間遅延段３８、に結合された第２入力３６とを有する。第２減算段３４からの出力信号は、同時的（ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｎｅｏｕｓ）な直流オフセット電圧プラスノイズである。第１減算段２４の第１入力２６にフィードバックされる直流オフセット電圧ｖ_ｏｆｆを提供するために、当該ノイズはローパスフィルタ４０を使用して除去される。ローパスフィルタ４０の時定数は、実用上でき得る限り短くすべきである。

直流オフセット電圧補正回路２２を実装する際に、高機能（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）ビットスライサ３０の使用により、およびローパスフィルタ４０の代わりに推定ドリフト速度（ｅｓｔｉｍａｔｅｄｒａｔｅｏｆｄｒｉｆｔ）によって制御される可変帯域幅フィルタを使用することにより、性能を高めることができる。

直流オフセット電圧を補正するこの方法の性能改善は、データが、完全には不規則ではないが図２〜４に示されているような変化しないデータの長いシーケンスを含むときに、特に明らかになる。より詳細には、図２〜４が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）システムに対するシミュレーション結果を示す。０．０３の固定直流誤差が適用されているが、これはほぼ１００ｋＨｚの誤差と同等である。図２はデータを示し、図３は復調信号を示し、図４は直流オフセット電圧推定値を示す。

比較のみを目的として、図５〜６はそれぞれ、信号打ち消しフィードバックの直流オフセット推定値を、回路内において当該直接オフセット電圧が当該信号の最大値及び最小値の平均となるいわゆる「ＭａｘＭｉｎ」回路を使用してシミュレートした結果と、１０ｋＨｚ帯域幅ローパスフィルタを使用した通常の積分技法を使用してシミュレートした結果とを示す。これら技法の相対的な性能はフィルタの最適化に依存するが、「ＭａｘＭｉｎ」回路は、変化しないデータの長いシーケンスに使用されるときに特により劣ることが疑いなく明白であり、そして積分技法は、それよりは良いが、前述の直流オフセット電圧補正回路を使用して得られた結果よりなお劣っている。

本発明について、直流オフセット電圧補正部を有する受信機に関して説明してきたが、本発明の技術は、直流オフセット電圧推定値が受信機とＡＦＣ閉回路とを介する遅延よりも速く、それによって直流オフセット電圧推定値に対する望ましくない振動の導入が回避されることを条件として、自動周波数制御（ＡＦＣ）に適用され得る。

本願の明細書及び特許請求の範囲において、要素に先行する英単語「ａ」又は「ａｎ」は、そのような要素が複数個存在することを排除しない。さらには、英単語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、列挙された要素又は段階以外の他の要素又は段階が存在することを排除しない。

本願の開示を読めば、他の変更形態が当業者にとって明白だろう。そのような変更形態は、無線受信機及びその構成部品の設計、製造、及び使用において既に知られているような、且つ、ここで既に説明された特徴に代えて又は加えて使用され得るような、その他の特徴を含んでも良い。

本発明に従って作製される無線受信機の一実施形態の概略ブロック図である。シミュレートされたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）システムにおけるデ−タ信号を示す。図２に示されたデータ信号の復調バージョンを示す。図１に示された受信機に含まれる直流オフセット電圧回路を使用して得られた直流推定値を示す。比較のみを目的として、シミュレートされた「ＭａｘＭｉｎ」回路を使用して得られた直流オフセット電圧推定値を示す。比較のみを目的として、シミュレートされた１０ｋＨｚ帯域幅のローパスフィルタを使用して得られた直流オフセット電圧推定値を示す。

Claims

未補正復調信号を生成するように、受信した信号を復調する手段（１４）と、
補正信号用の出力（２８）を有する直流オフセット電圧補正回路（２２）と、
前記出力に結合されたデータ再生回路（４２）とを備え、
前記直流オフセット電圧補正回路（２２）が、
前記未補正復調信号（ｖ_ｉｎ）用の入力と、
受信したデータを検出するためのビットスライサ（３０）と、
ノイズ及び直流オフセットを差し引いた前記復調信号を再生成するためのフィルタリング手段（３２）と、
直流オフセット電圧（ｖ_ｏｆｆ）を生成するように、前記未補正復調信号から前記再生成復調信号を差し引く減算手段（３４）と、
前記直流オフセット電圧を前記ビットスライサにフィードバックするためのフィードバック回路とを備える受信機。
前記フィルタリング手段（３２）が、少なくとも全受信チェーンの伝達関数と実質的に同一の特性を有するローパスフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の受信機。
前記未補正復調信号を少なくとも、前記フィルタリング手段を介した信号の伝送による時間遅延の持続時間だけ遅延させる遅延手段（３８）を備えることを特徴とする請求項２に記載の受信機。
前記フィードバック回路が、ローパスフィルタ（４０）を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受信機。
前記フィードバック回路が、推定ドリフト速度によって制御される可変帯域幅フィルタを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受信機。
前記未補正復調信号（ｖ_ｉｎ）用の第１入力（２５）と、
前記直流オフセット電圧（ｖ_ｏｆｆ）用の第２入力（２６）と、
前記ビットスライサ（３０）と前記データ再生回路（４２）とに結合された出力（２７）とを有する、もう１つの減算段（２４）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の受信機。
復調信号中の直流オフセット電圧の補正の方法であって、
前記復調信号の直流フリー推定値を得る段階と、
直流オフセット電圧を得るために、前記復調信号の実質的に同時的なバージョンから前記復調信号の前記直流フリー推定値を差し引く段階と、
前記復調信号から前記直流オフセット電圧を差し引く段階とを備える方法。
前記復調信号の推定値を提供するために、前記復調信号から前記オフセット電圧を差し引くことによって形成される差分信号をビットスライスする段階と、
前記復調信号の直流フリー推定値を得るために、前記復調信号の前記推定値を濾波する段階とを備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
前記オフセット電圧を濾波する段階を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
前記復調信号の前記直流フリー推定値を差し引く前に前記復調信号を遅延させる段階を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。