JP2007043302A - 移動通信端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低雑音増幅器で発生する歪を抑制する。
【解決手段】 電力演算部２１は低域フィルタ１５の出力信号の電力を演算し、演算した電力に応じた制御信号を出力し、隣接チャネル電力演算部２２は利得制御部１９からの利得制御信号、ベースバンド部１８からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及び電力演算部２１が演算した電力に応じた制御信号に基づき、隣接チャネルの電力を推定し、モード制御部２３は隣接チャネル電力演算部２２により推定された隣接チャネルの電力が予め設定しておいた所定の閾値を超えた場合に、低雑音増幅器１３に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

この発明は移動通信端末装置に関するものである。

第３世代の通信方式のうち、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code division Multiple Access）方式が、２００１年より日本で商用サービスが開始されている。しかしながら、このＷ−ＣＤＭＡ方式では、ＰＤＣ（Personal Digital cellar）に比べると、建物内や地下鉄構内等の電界強度の弱い場所で使用されることが多い。そこで、基地局の規模を小さくしてセル間の距離を短くしたマイクロセルを建物内や地下鉄駅構内に設けることにより、通話可能な場所を増やすことができる。

マイクロセルの場合は、基地局間の距離が短く、移動局側から見ると隣接したチャネルからの妨害波電力が大きくなる。そこで、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、マイクロセルへの対応のために隣接チャネル妨害波電力による感度劣化の許容値をＡＣＳ（Adjacent Channel Selectivity）ｃａｓｅ２として、新たに厳しい隣接チャネル選択度の規格を定めている。

図６は従来の移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。この移動通信端末装置は、分波器１１、送信機１２、低雑音増幅器１３、直交復調器１４、低域フィルタ１５、可変増幅器１６、波形整形フィルタ１７、ベースバンド部１８及び利得制御部１９を備えている。

図６において、分波器１１は、アンテナで受ける基地局からの信号を低雑音増幅器１３へ出力し、送信機１２からの送信信号をアンテナへ分波する。低雑音増幅器１３はアンテナからの受信信号を低雑音指数（ＮＦ）で増幅し、直交復調器１４は低雑音増幅器１３の出力信号をＩ／Ｑ信号に変換し、低域フィルタ１５は直交復調器１４で生じる不要な高調波成分等を減衰させる。

可変増幅器１６は低域フィルタ１５の出力信号を利得制御部１９からの利得制御信号に基づき所望レベルまで増幅し、波形整形フィルタ１７は可変増幅器１６の出力信号を波形整形し、ベースバンド部１８は、波形整形フィルタ１７の出力信号からデータを復調し、逆拡散前の信号電力を演算して、利得制御部１９へ逆拡散前の信号電力に応じた制御信号を出力する。利得制御部１９は、逆拡散前の信号電力に応じた制御信号に基づき、ベースバンド部１８の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い、可変増幅器１６へ利得制御信号を出力する。

このように、移動通信端末装置は基地局からの送信信号を受信してデータを復調する。この際、移動通信端末装置の受信機部分としては、ある最大入力電力を想定した回路及びシステム設計がなされている。このため、想定外の電力が移動通信端末装置の受信機部分に入力された場合には、初段デバイスである低雑音増幅器１３が歪みを発生してしまい受信信号の劣化が生じるため、受信機全体としての性能も劣化し隣接チャネル選択度の規格を満たすことができなくなる。この規格を満たすためには、低雑音増幅器１３の線形性を入力電力に対して十分に高くすることで対応することが必要になる。ただし、初段デバイスである低雑音増幅器１３の線形性を高くすることにより、低雑音増幅器１３の消費電流が増加し移動通信端末装置としての待ち受け時間が減少する。

セルで分割された空間において、移動通信端末装置は、他と比較して最も受信電力の大きい基地局からの信号を選択して受信する。そのとき、隣接する基地局からの信号は自チャネルに対して妨害波となり、チャネルが近いか隣接しているときにその影響は大きい。自チャンネルに比べて隣接チャネルの電力が十分に小さい場合には問題ないが、妨害波電力が大きくなると低雑音増幅器１３に入力される電力が見かけ上大きくなり、低雑音増幅器１３の動作が非線形領域に近づくことにより歪が増加し受信信号の劣化が生じる。

ここで、低雑音増幅器１３の歪みについて簡単に説明する。
低雑音増幅器１３の電力増幅は次の式（１）で表される。
Ｐ_output＝ＧａｉｎＸ・Ｐ_input （１）
低雑音増幅器１３はある利得（ＧａｉｎＸ）を持っており、入力電力（Ｐ_input）を利得分増幅して出力電力（Ｐ_output）を取り出すことができるデバイスである。低雑音増幅器１３に限らず増幅素子は線形性、非線形性が現れる領域を持っており、利得が入力電力に関らず一定な範囲を線形領域、入力電力に従って変化する範囲を非線形領域と呼ぶ。歪みによる信号の劣化はこの非線形領域で増幅器が動作したときに起こる現象である。

なお、本発明に関連し受信レベルを制御する先行技術として、例えば特許文献１に示す無線電話装置がある。ここでは、受信回路のフロントエンド部にトランジスタを用いた低雑音増幅器を具備する線形変調方式を用いたデジタル無線電話装置において、受信入力レベルを検出する手段と、低雑音増幅器のベースバイアスを可変するスイッチとを設け、受信入力レベルを検出する手段が受信入力レベルがある値より強いと判断した場合に、低雑音増幅器のベースバイアスを下げて低雑音増幅器の利得が下がるようにスイッチを動作させ、受信レベルを低減している。

特開平７−２１２２９７号公報（段落００１４、図１、図２）

従来の移動通信端末装置は以上のように構成されているので、妨害波電力が大きくなると低雑音増幅器１３に入力される電力が見かけ上大きくなり、低雑音増幅器１３の動作が非線形領域に近づくことにより歪が増加し受信信号の劣化が生じてしまい、３ＧＰＰで規定されている隣接チャネル選択度の規格を満たすことができないという課題があった。

また、低雑音増幅器１３の線形性を高くすることにより、低雑音増幅器１３の消費電流が増加し移動通信端末装置としての待ち受け時間が減少するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、低雑音増幅器１３で発生する歪を抑制すると共に、低雑音増幅器１３の消費電流を増加させずに、３ＧＰＰで規定されている隣接チャネル選択度の規格を満たすことができる移動通信端末装置を得ることを目的とする。

この発明に係る移動通信端末装置は、受信信号を増幅する低雑音増幅器と、該低雑音増幅器の出力信号をＩ／Ｑ信号に変換する直交復調器と、該直交復調器からの出力信号を後述の利得制御部からの利得制御信号に基づき所望のレベルまで増幅する可変増幅器と、該可変増幅器の出力信号からデータを復調し、逆拡散前の信号電力を演算して、逆拡散前の信号電力に応じた制御信号を出力するベースバンド部と、該ベースバンド部からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号に基づき、上記ベースバンド部の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い、利得制御信号を出力する利得制御部と、上記直交復調器の出力信号の電力を演算し、演算した電力に応じた制御信号を出力する電力演算部と、上記利得制御部からの利得制御信号、上記ベースバンド部からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及び上記電力演算部が演算した電力に応じた制御信号に基づき、隣接チャネルの電力を推定する隣接チャネル電力演算部と、該隣接チャネル電力演算部により推定された隣接チャネルの電力が予め設定しておいた所定の閾値を超えた場合に、上記低雑音増幅器に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力するモード制御部とを備えたものである。

この発明により、低雑音増幅器で発生する歪を抑制することができると共に、低雑音増幅器の消費電流を増加させずに、３ＧＰＰで規定されている隣接チャネル選択度の規格を満たすことができるという効果が得られる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。この移動通信端末装置は、分波器１１、送信機１２、低雑音増幅器１３、直交復調器１４、低域フィルタ１５、可変増幅器１６、波形整形フィルタ１７、ベースバンド部１８、利得制御部１９、電力演算部２１、隣接チャネル電力演算部２２及びモード制御部２３を備えている。

次に動作について説明する。
図１において、分波器１１は、アンテナで受ける基地局からの信号を低雑音増幅器１３へ出力し、送信機１２からの送信信号をアンテナへ分波する。低雑音増幅器１３は、アンテナからの受信信号を低雑音指数（ＮＦ）で増幅すると共に、モード制御部２３からの制御信号に基づき利得モードを切り替える。直交復調器１４は低雑音増幅器１３の出力信号をＩ／Ｑ信号に変換し、低域フィルタ１５は直交復調器１４で生じる不要な高調波成分等を減衰させる。

可変増幅器１６は低域フィルタ１５の出力信号を利得制御部１９の利得制御信号に基づき所望のレベルまで増幅し、波形整形フィルタ１７は可変増幅器１６の出力信号を波形整形し、ベースバンド部１８は、波形整形フィルタ１７の出力信号からデータを復調し、逆拡散前の信号電力を演算して、利得制御部１９及び隣接チャネル電力演算２２へ逆拡散前の信号電力に応じた制御信号を出力する。

利得制御部１９は、ベースバンド部１８からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号に基づき、ベースバンド部１８の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い、可変増幅器１６及び隣接チャネル電力演算部２２へ利得制御信号を出力する。電力演算部２１は低域フィルタ１５の出力信号の電力を演算し、演算した電力に応じた制御信号を出力する。

隣接チャネル電力演算部２２は、電力演算部２１が演算した電力に応じた制御信号、ベースバンド部１８からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及び利得制御部１９からの利得制御信号に基づき、隣接チャネルの電力を推定する。隣接チャネルの電力推定は、例えば、次の式（２）により演算を行う。
隣接チャネル電力＝ＲＳＳＩ１−（ＲＳＳＩ２−ＶＧａｉｎ） （２）
ここで、ＲＳＳＩ１は電力演算部２１が演算した電力に応じた制御信号、ＲＳＳＩ２はベースバンド部１８が演算した逆拡散前の信号電力に応じた制御信号、ＶＧａｉｎは利得制御部１９からの利得制御信号で可変増幅器１６に設定する利得値である。

モード制御部２３は、隣接チャネル電力演算部２２により推定された隣接チャネルの電力が予め設定しておいた所定の閾値を超えた場合に、低雑音増幅器１３に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力する。低雑音増幅器１３は、隣接チャネル電力演算部２２からの制御信号に基づき通常利得モードから低利得モードへ切り替えて、入力される妨害波電力が大きくなり非線形領域に近づくことによる歪の増加を抑制する。

以上のように、この実施の形態１によれば、隣接チャネル電力演算部２２が隣接チャネルの電力を推定し、推定した隣接チャネルの電力に応じて初段デバイスである低雑音増幅器１３の利得を通常利得モードから低利得モードへ切り替えることにより、低雑音増幅器１３で発生する歪を抑制することができると共に、低雑音増幅器１３の消費電流を増加させずに、３ＧＰＰで規定されている隣接チャネル選択度の規格を満たすことができるという効果が得られる。

なお、この実施の形態１では、低域フィルタ１５と波形整形フィルタ１７の２種類を使用しているが、波形整形フィルタ１７は、近似ルートナイキスト特性であるため、比較的高い次数の低域フィルタを使用している。このため、例えば５次型であれば、２次、３次等に分割されるため次数の低い２次を低域フィルタ１５として用いる構成でも良い。例えば、低域フィルタ１５に２次の波形整形フィルタ、波形整形フィルタ１７に３次の波形整形フィルタといったような構成でも構わない。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。この移動通信端末装置の構成は上記実施の形態１の図１と同じである。

次に動作について説明する。
上記実施の形態１において、モード制御部２３は、隣接チャネル電力演算部２２により推定された隣接チャネルの電力が予め設定しておいた所定の閾値を超えた場合に、低雑音増幅器１３に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力し、低雑音増幅器１３は、隣接チャネル電力演算部２２からの制御信号に基づき通常利得モードから低利得モードへ切り替えている。しかし、低雑音増幅器１３を通常利得モードから低利得モードへ切り替えることにより受信機全体の利得も低くなる。このため、ベースバンド部１８への入力信号が小さくなり、受信特性の劣化が生じる可能性がある。

上記の現象を防ぐために、モード制御部２３は、低雑音増幅器１３に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力すると共に、利得制御部１９に、例えば、予め求めておいた低雑音増幅器１３の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号を出力し、可変増幅器１６の利得を上げる制御を行う。利得制御部１９は、ベースバンド部１８からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及びモード制御部２３からの低雑音増幅器１３の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号に基づき、ベースバンド部１８の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い可変増幅器１６へ利得制御信号を出力する。

可変増幅器１６は低域フィルタ１５の出力信号を利得制御部１９からの利得制御信号に基づき所望のレベルまで増幅し、低雑音増幅器１３の通常利得モードから低利得モードへの切り替えによる受信機全体の利得の低下を補正する。その他の動作は上記実施の形態１と同じである。

以上のように、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、低雑音増幅器１３の通常利得モードから低利得モードへの切り替えによる受信機全体の利得の低下を補正することにより、利得変化による受信特性劣化を抑制することができるという効果が得られる。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。この移動通信端末装置の構成は上記実施の形態１の図１と同じである。

次に動作について説明する。
上記実施の形態１において、隣接チャネル電力演算部２２が隣接チャネルの電力を推定し、推定した隣接チャネルの電力に応じて初段デバイスである低雑音増幅器１３の利得を通常利得モードから低利得モードへ切り替えることにより、低雑音増幅器１３で発生する歪を抑制している。しかしながら、ＣＤＭＡ等のシステムにおいては、受信信号に含まれる自チャネルの信号電力が小さい場合に、低雑音増幅器１３を通常利得モードから低利得モードへ切り替えてしまうことで受信感度が劣化し、通信が途切れてしまうということが生じてしまう。このため、この実施の形態３では、自チャネルの信号電力をモニタし、隣接チャネルの電力及び自チャネルの電力に基づき低雑音増幅器１３の利得の最適化を行うことで通話品質を向上させる。

ベースバンド部１８は演算した逆拡散前の信号電力を自チャネルの電力としてモード制御部２３に出力する。モード制御部２３は、ベースバンド部１８からの自チャネルの電力及び隣接チャネル電力演算部２２により推定された隣接チャネルの電力に基づき、低雑音増幅器１３に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力する。

図４はモード制御部２３による低雑音増幅器１３の利得の切り替え範囲を示す図である。モード制御部２３は、図４に示すように、隣接チャネルの電力が所定の閾値Ａ以下のときには低雑音増幅器１３を通常利得モードで動作させるよう制御信号を出力し、隣接チャネルの電力が所定の閾値Ｂ以上のときには、自チャネルの電力に関らず低雑音増幅器１３を低利得モードで動作させるよう制御信号を出力し、隣接チャネルの電力が所定の閾値Ａ以上で所定の閾値Ｂ以下のときには、自チャネルの電力と隣接チャネルの電力の比に応じて利得を通常利得モード又は低利得モードに切り替えるよう制御信号を出力する。

低雑音増幅器１３は、隣接チャネル電力演算部２２からの制御信号に基づき、通常利得モード又は低利得モードで分波器１１からの信号を増幅する。その他の動作は上記実施の形態１と同様である。

以上のように、この実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、モード制御部２３は、自チャネルの電力及び隣接チャネルの電力に基づき、低雑音増幅器１３の利得を通常利得モード又は低利得モードへ切り替えることにより、通話品質を向上させることができるという効果が得られる。

実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。この移動通信端末装置の構成は上記実施の形態１の図１と同じであり、動作としては上記実施の形態２と上記実施の形態３を組み合わせたものである。

次に動作について説明する。
モード制御部２３は、上記実施の形態３と同様にして、ベースバンド部１８からの自チャネルの電力及び隣接チャネル電力演算部２２により推定された隣接チャネルの電力に基づき、低雑音増幅器１３に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力すると共に、上記実施の形態２と同様にして、利得制御部１９に、例えば、予め求めておいた低雑音増幅器１３の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号を出力し、可変増幅器１６の利得の制御を行う。

低雑音増幅器１３は、モード制御部２３からの制御信号に基づき、通常利得モード又は低利得モードでモー分波器１１からの信号を増幅する。また、利得制御部１９は、ベースバンド部１８からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及びモード制御部２３からの低雑音増幅器１３の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号に基づき、ベースバンド部１８の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い可変増幅器１６へ利得制御信号を出力する。可変増幅器１６は低域フィルタ１５の出力信号を利得制御部１９からの利得制御信号に基づき所望のレベルまで増幅し、低雑音増幅器１３の通常利得モードから低利得モードへの切り替えによる受信機全体の利得の低下を補正する。その他の動作は上記実施の形態１と同様である。

以上のように、この実施の形態４によれば、上記実施の形態１、上記実施の形態２及び上記実施の形態３と同様の効果が得られる。

この発明の実施の形態１による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３による移動通信端末装置のモード制御部による低雑音増幅器の利得の切り替え範囲を示す図である この発明の実施の形態４による移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。 従来の移動通信端末装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１ 分波器、１２ 送信機、１３ 低雑音増幅器、１４ 直交復調器、１５ 低域フィルタ、１６ 可変増幅器、１７ 波形整形フィルタ、１８ ベースバンド部、１９ 利得制御部、２１ 電力演算部、２２ 隣接チャネル電力演算部、２３ モード制御部。

Claims (6)

1. 受信信号を増幅する低雑音増幅器と、
   該低雑音増幅器の出力信号をＩ／Ｑ信号に変換する直交復調器と、
   該直交復調器からの出力信号を後述の利得制御部からの利得制御信号に基づき所望のレベルまで増幅する可変増幅器と、
   該可変増幅器の出力信号からデータを復調し、逆拡散前の信号電力を演算して、逆拡散前の信号電力に応じた制御信号を出力するベースバンド部と、
   該ベースバンド部からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号に基づき、上記ベースバンド部の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い、利得制御信号を出力する利得制御部と、
   上記直交復調器の出力信号の電力を演算し、演算した電力に応じた制御信号を出力する電力演算部と、
   上記利得制御部からの利得制御信号、上記ベースバンド部からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及び上記電力演算部が演算した電力に応じた制御信号に基づき、隣接チャネルの電力を推定する隣接チャネル電力演算部と、
   該隣接チャネル電力演算部により推定された隣接チャネルの電力が予め設定しておいた所定の閾値を超えた場合に、上記低雑音増幅器に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力するモード制御部とを備えた移動通信端末装置。
2. モード制御部は利得制御部に低雑音増幅器の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号を出力し、
   利得制御部はベースバンド部からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及び上記モード制御部からの上記低雑音増幅器の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号に基づき、上記ベースバンド部の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い可変増幅器へ利得制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の移動通信端末装置。
3. ベースバンド部は演算した逆拡散前の信号電力を自チャネルの電力として出力し、
   モード制御部は、上記ベースバンド部からの自チャネルの電力及び隣接チャネル電力演算部により推定された隣接チャネルの電力に基づき、低雑音増幅器に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の移動通信端末装置。
4. ベースバンド部は演算した逆拡散前の信号電力を自チャネルの電力として出力し、
   モード制御部は、上記ベースバンド部からの自チャネルの電力及び隣接チャネル電力演算部により推定された隣接チャネルの電力に基づき、低雑音増幅器に通常利得モードから低利得モードへ切り替えるように制御信号を出力し、利得制御部に上記低雑音増幅器の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号を出力し、
   利得制御部は上記ベースバンド部からの逆拡散前の信号電力に応じた制御信号及び上記モード制御部からの上記低雑音増幅器の通常利得モードと低利得モードの利得差分の利得設定値に応じた制御信号に基づき、上記ベースバンド部の入力信号レベルが所望のレベルになるように演算を行い可変増幅器へ利得制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の移動通信端末装置。
5. 直交復調器で生じる不要な高調波成分等を減衰させて可変増幅器に出力する低域フィルタと、
   上記可変増幅器の出力信号を波形整形してベースバンド部に出力するする波形整形フィルタとを備えたことを特徴とする請求項１記載の移動通信端末装置。
6. 波形整形フィルタを高い次数のフィルタで構成し、低域フィルタを上記波形整形フィルタのうちの一部の次数のフィルタにより構成することを特徴とする請求項５記載の移動通信端末装置。

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