JP2007110696A

JP2007110696A - アナログ信号処理回路およびそれを用いた通信装置

Info

Publication number: JP2007110696A
Application number: JP2006249947A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsuchie; 孝二土江; Yasuo Unekawa; 康夫畝川; Minoru Namekata; 稔行方; Mototsugu Hamada; 基嗣濱田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】通信機器に関し、特に複数の規格の信号を同時に受信処理可能なアナログ信号
処理回路を有する通信装置を提供する。
【解決手段】異なる中心周波数を有する複数の無線信号、あるいは、同じ中心周波数を
有するが、振幅あるいは位相特性の異なる複数の無線信号を受信し、これら信号の周波数
を変換する周波数変換部と、前記周波数変換部から出力された信号を所望の周波数帯域幅
で選択する周波数選択部と、前記周波数選択部から出力された複数の信号のうち、一部ま
たは全ての信号の周波数を変換する周波数再変換部と、前記周波数再変換部より出力され
た複数の信号を足し合わせる加算部を有する。複数の信号を足し合わせて出力することに
より、アナログ−デジタル変換部のＡＤＣの数を削減することができ、通信装置の低消費
電力化、小型化、軽量化、低価格化が可能となる
【選択図】図１

Description

本発明は、通信機器に関し、特に複数の規格の無線信号を同時に受信処理可能なアナロ
グ信号処理回路を有する通信装置に関する。

近年、マルチバンド、マルチモード化への要求が増加している。唯一の無線規格がすべ
ての無線アプリケーションに適しているわけではなく、携帯電話、放送、無線ＬＡＮ、無
線ＰＡＮと、用途に応じてさまざまな無線規格が共存している。今後は、無線ＰＡＮで接
続されたヘッドホンを付けてデジタルテレビジョン放送を楽しみながら、無線ＬＡＮ経由
でＷＥＢブラウジングをして情報検索するというようなことが一つの携帯端末だけで可能
になっていくということは想像に難くない。そこで、そのような用途のために複数の規格
の無線信号を同時に受信可能なマルチバンド・マルチモード端末を小型かつ低消費電力で
実現することが昨今の重要な課題となっているが、マルチモード・マルチバンド受信機は
通常、多数のアナログデジタル変換回路（Analog to Digital Converter、以下、ＡＤＣ
と称する）が必要となる。

ダイレクトコンバージョン方式を使えば無線部の小型化は図れるが、ＡＤＣの数が大幅
に増加してしまう。まず、ダイレクトコンバージョン方式では、直流信号（Direct Curre
nt、以下ＤＣと称する)が中心周波数になるようにダウンコンバートされる。このとき、
ダウンコンバートされた信号はＤＣを中心に折り返されてしまい、Ｉ（In-Phase）成分と
Ｑ（Quadrature-Phase）成分の分離（以下Ｉ／Ｑ分離と称する）ができなくなるので、Ｉ
／Ｑ分離をしてダウンコンバートする必要がある。すなわち、ダウンコンバート後の出力
をＩ成分とＱ成分の２系統にして分離しておく必要がある。それゆえ、同時に受信したい
モードの数をＮ_modeとすれば２×Ｎ_mode個ものＡＤＣが必要となる（例えば、非特許文献
１参照。）。

近年の無線通信は広帯域化が進んでおり、必要とされるＡＤＣの要求仕様もそれに応じ
て高度化している。高速、高解像度のＡＤＣの消費電力、実装面積はいずれも非常に大き
く、多数のＡＤＣを携帯型無線機に備えることは消費電力、実装サイズ、そしてコストの
点で非常に不利となる。したがって、通常多数のＡＤＣが必要となるマルチモード・マル
チバンド受信機においては、ＡＤＣの数を削減することが低消費電力化、小型化、低コス
ト化のための非常に有効な解決手段となる。
M.Patel et al.,"Investigation of the performance of a multimode,multiband receiver for OFDM and cellular systems," VTC 2003-Fall,pp. 284-288

マルチバンド・マルチモードの信号を同時受信可能なマルチバンド・マルチモード受信
機において、アナログ信号処理回路の出力を足し合わせることによって、チャネル選択度
を向上させると同時に、必要なＡＤＣの個数を削減し、通信装置の小型化、低消費電力化
を実現する。

この発明の一態様によるアナログ信号処理回路は、異なる中心周波数を有する複数の無
線信号、あるいは、同じ中心周波数を有するが、振幅特性あるいは位相特性の異なる複数
の無線信号の周波数を変換する周波数変換部と、前記周波数変換部から出力された信号を
所望の帯域幅で選択する周波数選択部と、前記周波数選択部より出力された複数の信号を
足し合わせる加算部とを具備することを特徴としている。

また、この発明の一態様による通信装置は、異なる中心周波数を有する複数の無線信号
、あるいは、同じ中心周波数を有するが、振幅特性あるいは位相特性の異なる複数の無線
信号を受信するフロントエンド部と、前記複数の無線信号を所望の帯域に変換するアナロ
グ信号処理部と、前記アナログ信号処理部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に
変換するアナログ−デジタル変換部と、前記デジタル信号から所望のデジタルデータを復
調するデジタル信号処理部とを具備し、前記アナログ信号処理部は、前記複数の無線信号
の周波数を変換する周波数変換部と、前記周波数変換部から出力された信号を所望の帯域
幅で選択する周波数選択部と、前記周波数選択部より出力された複数の信号を足し合わせ
る加算部とを有することを特徴としている。

本発明は、マルチバンド・マルチモードの信号を同時受信可能な通信装置において、ア
ナログ信号処理回路で信号を足し合わせることにより、少数のＡＤＣで実現することがで
きる。ＡＤＣの個数を削減することができるため、低消費電力化、小型化、軽量化、低価
格化が可能になる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明における第１の実施形態の通信装置のブロック図であり、複数の異なる
無線信号（以下、ＲＦ(Radio Frequency)信号と称する）を受信する。複数の異なる無線
信号とは、異なる中心周波数を有する複数の無線信号、あるいは、同じ中心周波数を有す
るが、振幅特性あるいは位相特性の異なる複数の無線信号のことを言う。図１では、異な
る２種類のＲＦ信号を同時受信する例を示している。

本実施形態の通信装置は、複数の異なるＲＦ信号を受信するフロントエンド部１と、受
信されたＲＦ信号を所望の周波数帯域に変換し、重ね合わせるアナログ信号処理部２と、
アナログ信号処理部２で重ね合わされたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ
-デジタル変換部３と、重ね合わされているデジタル信号をデジタル信号処理によって分
離するデジタル信号処理部４とを有する。

アナログ信号処理部２は、周波数変換部２０１と、周波数選択部２０２と、周波数再変
換部２０３と、加算部２０４とを有する。周波数変換部２０１は、受信されたＲＦ信号の
それぞれを所望の周波数帯域（後段の周波数選択部２０２で周波数選択しやすい周波数帯
域）にダウンコンバートする。ダウンコンバートとは、受信されたＲＦ信号の周波数より
低い周波数の信号に変換することである。また、周波数選択しやすい周波数帯域の信号と
は、例えばＬｏｗＩＦ(Low Intermediate Frequency)信号やベースバンド（Ｂ／Ｂ）信号
である。このＬｏｗＩＦ信号は、ベースバンド周波数の数倍程度の周波数を有する信号で
ある。

周波数選択部２０２は、周波数変換部２０１から出力された信号の一定の周波数帯域を
通過させ、妨害（干渉）信号を除去する。この妨害信号とは、受信したい周波数帯域以外
の周波数を有する信号の総称である。

周波数再変換部２０３は、後段のアナログ−デジタル変換部３でデジタルデータに変換
可能な周波数帯域に周波数を再変換する。このアナログ−デジタル変換部３は、例えば１
つ以上のＡＤＣを含む回路から構成される。

加算部２０４は、周波数を再変換された複数の信号を重ね合わせる。尚、加算部２０４
ではこのように信号を重ね合わせるため、前段の周波数再変換部２０３では複数の信号の
信号帯域が重ならないように周波数を変換することが必要である。これは、デジタル信号
処理部４で再び複数の信号に分離するためである。

アナログ−デジタル変換部３は、加算部２０４から出力された信号をデジタル信号に変
換する。このアナログ−デジタル変換部３は、例えば１つ以上のアナログデジタル変換器
（以下、ＡＤＣと称する）を含む回路から構成される。

デジタル信号処理部４は、アナログ−デジタル変換部３から出力されたデジタル信号を
、受信された複数のＲＦ信号に応じた信号に分離し、復調処理を行う。

次に、本実施形態の通信装置において、異なる２つのＲＦ信号（第１の信号、第２の信
号）を同時受信した場合の動作について説明する。第１および第２の信号は、フロントエ
ンド部１において図示していない別々のアンテナで受信される。受信された第１および第
２の信号はそれぞれ、アナログ信号処理部２において、所望の周波数帯域に変換され、妨
害信号を除去した後、周波数を再変換する。再変換された第１および第２の信号は、アナ
ログ信号処理部２の加算部２０４において足し合わされる。

周波数再変換部２０３より出力された複数の信号を足し合わせることで、アナログ信号
の数を受信したＲＦ信号の数に比べて減らすことができる。従って、加算部２０４とアナ
ログ−デジタル変換部３とを接続する、アナログ信号を伝達させるための配線の数も減ら
すことができる。この結果、加算部２０４とアナログ−デジタル変換部３とを同一のチッ
プ上に形成する場合では、チップ上での配線が容易になる。また、加算部２０４とアナロ
グ−デジタル変換部３が別のチップとしてボード上に実装される場合では、加算部２０４
とアナログ−デジタル変換部３とが各々実装されたチップ同士を接続するピン数を、加算
部２０４を有していない場合に比べて減らすことができる。

さらに、アナログ信号は一般にノイズに敏感であり、例えば、アナログ信号を伝達する
アナログ配線を設計する場合には、デジタル信号を伝達するデジタル配線とのカップリン
グを避けるなど、引き回しに注意が必要である。これに対して、本実施形態の通信装置に
おいては、ノイズに敏感なアナログ信号の数が減り、引き回しに注意が必要なアナログ配
線の本数も減らすことができるため、基板設計の自由度が増し、基板の小型化も可能にな
る。

足しあわされた信号は、アナログ−デジタル変換部３で、アナログ信号からデジタル信
号に変換され、デジタル信号処理部４に出力される。デジタル信号処理部４において、デ
ジタル信号は第１および第２の信号成分に分離され、復調処理される。複数のＲＦ信号
を周波数変換して、お互いの信号帯域が重ならないようにして足し合わせているので、ア
ナログ−デジタル変換部３において構成するＡＤＣの数を最少で１つにすることができる
。これにより、通信装置の低消費電力化、小型化、軽量化、低価格化が可能となる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明における第２の実施形態の通信装置のブロック図であり、ＬｏｗＩＦ方
式によるマルチバンド・マルチモード無線受信機である。ＬｏｗＩＦ方式はＲＦ信号の中
心周波数を信号帯域幅の半分から数倍の間の周波数にダウンコンバートする方式である。
図１と同一の構成部分には同一の符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分につ
いて説明する。

フロントエンド部１は、複数の受信したＲＦ信号それぞれに対し、アンテナと、バンド
パスフィルタＢＰＦ(Band Pass Filter)と、低ノイズアンプＬＮＡ(Low Noise Amplifier
）を有する。本実施例では、フロントエンド部１は、各々２つづつ、すなわち、アンテナ
１とアンテナ２、バンドパスフィルタＢＰＦ１とＢＰＦ２、及び低ノイズアンプＬＮＡ１
とＬＮＡ２とを有する。

アンテナ１、ＢＰＦ１、及びＬＮＡ１の順に接続されており、受信されたＲＦ信号は、
先ずアンテナ、次にＢＰＦ、次にＬＮＡを介してアナログ信号処理部２に送達される。ア
ンテナ２、ＢＰＦ２、ＬＮＡ２についても同様に接続されている。

ＢＰＦは、受信したＲＦ信号から所望の周波数帯域を取り出す。ＬＮＡは、ＢＰＦから
出力された信号を、周波数変換せずに所定の大きさの電力を有する信号に変換する。

従って、受信されたＲＦ信号は、フロントエンド部１を介して、所望の周波数帯域と所
定の大きさの電力を有した信号に変換される。

アナログ信号処理部２の周波数変換部２０１は、複数の受信したＲＦ信号それぞれに対
し、２つのミキサＭＩＸと、移相器Ｐ／Ｓと、局部発振器ＯＳＣと、イメージ抑圧回路Ｉ
ＲＣから構成されている。ミキサＭＩＸとは、２つの信号を乗算することで周波数変換を
行う回路である。移相器Ｐ／Ｓとは、正弦波(余弦波)の位相をシフトさせる回路であり、
例えば、正弦波の位相を９０度シフトさせることで、余弦波を生成させることができる。
局部発振器ＯＳＣとは、周波数変換用の発振器である。イメージ抑圧回路ＩＲＣとは、望
ましくないイメージ成分（不要な周波数成分）を抑圧（除去）する回路であり、例えば、
フィルタ等で構成される。

次に、周波数変換部２０１内部の接続関係を説明する。先ず、局部発振器ＯＳＣは、移
相器Ｐ／Ｓに接続される。移相器Ｐ／Ｓは、２つのミキサＭＩＸの各々に接続される。こ
の移相器Ｐ／Ｓは、局部発振器ＯＳＣから入力された正弦波を基に、０°の移相シフトし
た正弦波と９０°の移相シフトをした余弦波を生成し、各々２つのミキサＭＩＸに供給す
る。

２つのミキサＭＩＸの各々は、移相器Ｐ／Ｓとは別に、受信されたＲＦ信号が入力され
る。２つのミキサＭＩＸは各々、移相器Ｐ／Ｓから入力された正弦波あるいは余弦波を用
いて、入力されたＲＦ信号の周波数変換を行い、Ｉ成分とＱ成分に分離する。

２つのミキサＭＩＸにはイメージ抑圧回路ＩＲＣが接続され、ＲＦ信号のＩ成分とＱ成
分が入力される。次にこのＩ成分とＱ成分とが足し合わされ、イメージ成分を抑圧し、周
波数再変換部２０２に出力する。イメージ抑圧回路ＩＲＣにおける動作は、例えば、次の
通りになる。先に説明したミキサＭＩＸで周波数変換を行うときに、局部発振周波数(ω_L
_O)に対してIF周波数(ω_IF)分だけ上の周波数(ω_LO +ω_IF)と下の周波数(ω_LO‐ω_IF)が同
じIF周波数(ω_IF)に変換されるが、ω_LO‐ω_IFが希望するRF周波数であった場合に、希望
しない周波数ω_LO +ω_IFをイメージ周波数と呼び、このイメージ周波数が除去される。

本実施例の周波数変換部２０１は、受信された複数のＲＦ信号各々に対して、各構成要
素を有する。すなわち、局部発振器ＯＳＣ１１と局部発振器ＯＳＣ１２、ミキサＭＩＸ１
１とミキサＭＩＸ１２とミキサＭＩＸ２１とミキサＭＩＸ２２、移相器Ｐ／Ｓ１１と移相
器Ｐ／Ｓ１２、第１のイメージ抑圧手段ＩＳＣ１と第１のイメージ抑圧手段ＩＳＣ２とを
有する。

周波数選択部２０２は、バンドパスフィルタＢＰＦから構成されている。周波数選択部
２０２は、複数の受信したＲＦ信号それぞれに対して各構成要素を有している。すなわち
、ＢＰＦ１１とＢＰＦ２１を有する。

加算部２０４は、加算器ＡＤＤから構成されている。本実施形態では、ＡＤＤは１つで
ある。

尚、本実施形態の周波数再変換部２０３は、０Ｈｚの周波数再変換、すなわち、周波数
を再変換する必要がないため、図２には示されていない。

アナログ−デジタル変換部３は、１つのアナログ−デジタル変換回路ＡＤＣ１で構成さ
れている。

デジタル信号処理部４は、複数の受信したＲＦ信号それぞれに対し、数値制御発振器Ｎ
ＣＯ(Numerically Controlled Oscillator)と、２つのミキサＭＩＸと、復調処理手段Ｄ
ＥＣから構成されている。ＮＣＯは、可変可能な周期の正弦波と余弦波を生成する発振器
である。ミキサＭＩＸとは、先に説明した通り、２つの信号を乗算することで周波数変換
を行う回路である。復調処理手段ＤＥＣは、入力された信号を復調する回路である。

デジタル信号処理部４では、足しあわされている信号を分離して復調処理するため、受
信された複数のＲＦ信号に対し、各構成要素を有している。すなわち、本実施例では、数
値制御発振器ＮＣＯ１乃至ＮＣＯ２、ミキサＭＩＸ４１乃至ＭＩＸ４４、及び第１の復調
処理手段ＤＥＣ１と第２の復調処理手段ＤＥＣ２とを有する。

次に、デジタル信号処理部４内部の接続関係と信号の処理手順を説明する。アナログ−
デジタル変換回路３を介して出力されたＩＦ信号は、ミキサＭＩＸ４１乃至ＭＩＸ４４の
４つに入力される。ミキサＭＩＸ４１とミキサＭＩＸ４２は、数値制御発振器ＮＣＯ１に
接続されており、ＩＦ信号の周波数変換を行う。周波数変換されたＩＦ信号は、第１の復
調処理手段ＤＥＣ１に出力されて、復調される。ミキサ４３、ミキサＭＩＸ４４、数値制
御発振器ＮＣＯ２、及び第２の復調処理手段ＤＥＣ２についても同様の動作で復調される
。

次に、本実施形態の通信装置において異なる２つの信号を受信した場合の動作について
説明する。図３は、アナログ信号処理部２における信号を概略的に表している図である。
アンテナから入力された２つのＲＦ信号はそれぞれ、中心周波数をω_RF1、ω_RF2とする。

これらの２つのＲＦ信号は、フロントエンド部１において周波数帯（バンド）選択のた
め、各々バンドパスフィルタＢＰＦ１またはＢＰＦ２に通され、所望の周波数帯域以外の
信号が除去される。そして、２つのＲＦ信号の各々は、低ノイズフィルタＬＮＡ１または
ＬＮＡ２で信号が十分に増幅され、アナログ信号処理部２に出力される。図３（ａ）は、
フロントエンド部１から出力された信号を表している。

次に、フロントエンド部１から出力された信号は、アナログ信号処理部２に入力される
。入力された２つの信号はそれぞれ、周波数変換部２０１において、Ｉ成分、Ｑ成分の信
号が生成され、ミキサＭＩＸでＬｏｗＩＦ帯域（中心周波数ω_IF1、ω_IF2）までダウンコ
ンバートされ、イメージ抑圧回路ＩＲＣでイメージ除去される（不要な周波数成分が除去
される）。図３（ｂ）、（ｃ）は、ダウンコンバートされたそれぞれの信号を表している
。図３（ｂ）、（ｃ）における周囲の信号が妨害波である。尚、図３（ｂ）、（ｃ）に示
すように、図３（ａ）の２つの信号帯域が重複しないようにダウンコンバートされる。

続いて、周波数選択部２０２のバンドパスフィルタＢＰＦで、図３（ｂ）、（ｃ）に示
される隣接チャネル信号などによる妨害波が除去される。並行に処理されていた２つのＲ
Ｆ信号は、加算部２０４（加算器ＡＤＤ）で加算され、アナログ−デジタル変換部３に出
力される。図３（ｄ）は、加算後の信号（ＬｏｗＩＦ信号）を表している。

加算されたＬｏｗＩＦ信号は、ＡＤＣでデジタル信号に変換される。デジタルデータに
変換された信号は、デジタル信号処理部４で２つの信号に分離される。

これら信号は、デジタル信号処理部４でＮＣＯから生成される信号と掛け合わされ、Ｉ
成分とＱ成分に分離される。Ｉ成分とＱ成分に分離された信号は、復調処理手段で同期処
理、等化処理、復号処理などが施され、所望の信号が取り出される。

本実施形態によれば、マルチバンド・マルチモードといった複数のＲＦ信号を受信する
場合に、複数のＲＦ信号を各々異なる中間周波数ＩＦ（Intermediate Frequency）にダウ
ンコンバートし、これらのダウンコンバートされた複数の信号を１つの信号として加算す
るので、通信装置のアナログ−デジタル変換部におけるＡＤＣを１つ備えるだけよい。Ａ
ＤＣのサンプリング周波数は少なくとも入力信号帯域の2倍以上の周波数が必要であるこ
と、また、解像度(ビット数)に関しては、入力信号帯域が増加すると、信号のダイナミッ
クレンジが増大するため、より大きな解像度のものが必要であることから、本実施例によ
ると必要とされるＡＤＣのサンプリング周波数と解像度は増加するので実装の難易度は上
がる。しかしながら、必要なＡＤＣの数が１個になったことで回路の共有化が可能になり
、実装面積や部品点数が減少し、通信装置を小型化、低コスト化できる。また、消費電力
も削減される。

また、本実施形態にはイメージ除去比の大きいイメージ抑圧回路やＩＦでチャネル選択
フィルタを必要とするが、特にBluetoothのようにイメージ抑圧スペックが厳しくなく、
帯域幅の狭いマルチバンド・マルチモード信号を対象とする通信装置に有効であり、通信
装置の小型化、低消費電力化が可能となる。

（第３の実施形態）
図４は、本発明における第３の実施形態の通信装置のブロック図である。

本実施形態は、アナログ信号処理部において、イメージ除去の必要のないダイレクトコ
ンバージョン方式を用い、一旦信号の中心周波数を直流信号（以下、ＤＣ）までダウンコ
ンバートしてＢ／Ｂ（ベースバンド）でチャネル選択を行い、チャネル選択後アップコン
バートした信号を加算して、アナログ−デジタル変換部に出力するものである。ここで、
チャネル選択とは、信号帯域にある複数のチャネルから希望するチャネルを選択し、他の
チャネルを抑圧することである。

図４において、図１及び図２と同一の構成部分には同一の符号を付してその部分の説明
は省略し、異なる部分について説明する。なお、このようにベースバンド信号に直接ダウ
ンコンバートすれば、不要な周波数成分（イメージ）は発生しない。従って、本実施形態
では、イメージ抑圧手段ＩＳＣは不要である。

フロントエンド部１は第２の実施形態と構造が同一であり、説明を省略する。

アナログ信号処理部２の各構成について説明する。

アナログ信号処理部２は、周波数変換部２０１、周波数選択部２０２、周波数再変換部
２０３、及び加算部２０４を有する。

本実施形態における周波数変換部２０１は、先に説明した通りイメージ抑圧手段ＩＳＣ
が不要であり、第１のイメージ抑圧手段ＩＳＣ１と第２のイメージ抑圧手段ＩＳＣ２を除
いて、図４と構造が同一である。この周波数変換部２０１では、ミキサＭＩＸ１１、ＭＩ
Ｘ１２、ＭＩＸ２１、及びＭＩＸ２２から出力されたＩ成分もしくはＱ成分は、そのまま
周波数選択部２０２に出力される。

周波数選択部２０２は、周波数変換部２０１で生成されたＩ成分もしくはＱ成分のそれ
ぞれについてバンドパスフィルタＢＰＦを設けている。本実施形態では、すなわち、ミキ
サＭＩＸ１１に接続されたバンドパスフィルタＢＰＦ１１、ミキサＭＩＸ１２に接続され
たバンドパスフィルタＢＰＦ１２、ミキサＭＩＸ２１に接続されたバンドパスフィルタＢ
ＰＦ２１、ミキサＭＩＸ２２に接続されたバンドパスフィルタＢＰＦ２２の４つのバンド
パスフィルタＢＰＦを有する。尚、本実施形態では、ＢＰＦ１１、ＢＰＦ１２、ＢＰＦ２
１、ＢＰＦ２２がバンドパスフィルタの例を示したが、ローパスフィルタによる構成も可
能である。

周波数再変換部２０３は、周波数選択部２０２より出力されたＩ成分とＱ成分の信号を
一組とした信号に対して、２つの可変利得増幅器ＶＧＡ(Variable Gain Amplifier)、２
つのアップコンバージョン用ミキサＭＩＸ、移相器Ｐ／Ｓ、局部発振器ＯＳＣ、加算器Ａ
ＤＤから構成されている。ＶＧＡとは、入力信号の増幅度(利得)を可変可能な増幅器であ
る。周波数再変換部２０３は、各ＲＦ信号に対して各構成要素を有している。すなわち、
周波数再変換部２０３は、可変利得増幅器ＶＧＡ１１、ＶＧＡ１２、ＶＧＡ２１、ＶＧＡ
２２、アップコンバージョン用ミキサＭＩＸ１３、ＭＩＸ１４、ＭＩＸ２３、ＭＩＸ２４
、移相器Ｐ／Ｓ１２、Ｐ／Ｓ１３、及び加算器ＡＤＤ１１、ＡＤＤ２１を有する。

次に、周波数変換部２０３内部の接続関係を説明する。先ず、局部発振器ＯＳＣは、移
相器Ｐ／Ｓに接続される。移相器Ｐ／Ｓは、２つのミキサＭＩＸの各々に接続される。こ
の移相器Ｐ／Ｓは、局部発振器ＯＳＣから入力された正弦波を基に、０°の移相シフトし
た正弦波と９０°の移相シフトをした余弦波を生成し、各々２つのミキサＭＩＸに供給す
る。

２つのミキサＭＩＸの各々は、移相器Ｐ／Ｓとは別に、周波数選択部２０２より出力さ
れたＩ成分またはＱ成分が入力される。２つのミキサＭＩＸは各々、移相器Ｐ／Ｓから入
力された正弦波あるいは余弦波を用いて、入力されたＩ成分またはＱ成分の周波数変換（
アップコンバージョン）を行う。

このとき、本実施例では、２つのＲＦ信号に対して、信号帯域が重複しないようにアッ
プコンバージョンが実行される。すなわち、局部発振器ＯＳＣ１２とＯＳＣ２２とでは、
異なる発振周波数を有する。

２つのミキサＭＩＸには加算器ＡＤＤが接続され、Ｉ成分とＱ成分が足し合わされ、加
算部２０４に出力される。

加算部２０４、アナログ−デジタル変換部３、及びデジタル信号処理部４は、図４と構
造が同一であり、説明を省略する。

次に、本実施形態の通信装置において異なる２つの信号を受信した場合の動作について
説明する。図５は、アナログ信号処理部２における信号を概略的に表している図である。
図５（ａ）は、アナログ信号処理部２に入力される異なる２つのＲＦ信号を表しており、
中心周波数をω_RF1、ω_RF2とする。

図５（ａ）に示された２つのＲＦ信号はそれぞれ、周波数変換部２０１において、Ｉ／
Ｑ成分の信号に分解され、ミキサＭＩＸでＤＣにダウンコンバートされる。図５（ｂ）、
（ｃ）は、ダウンコンバートされたそれぞれの信号を表している。そして、周波数選択部
２０２において、Ｂ／Ｂ（ベースバンド）でチャネル選択処理される。Ｂ／Ｂであれば急
峻なフィルタを作り、隣接チャネル信号を十分に除去することが比較的容易になるため、
第１の実施形態と比べてチャネル選択性が良好になる。

次に、周波数再変換部２０３において、異なる中心周波数ω_IF1、ω_IF2を持つ信号とし
てＬｏｗＩＦ領域にアップコンバートする。尚、２つの信号帯域が重複しないようにアッ
プコンバートされる。そして、加算部２０４で加算され、アナログ−デジタル変換部３に
出力される。図５（ｄ）は、アップコンバート後に加算された信号を表している。

アナログ信号処理部２から出力された信号は、アナログ−デジタル変換部３でＡＤ変換
される。そして、デジタル信号処理部４で、復調処理等が施され、所望の信号が取り出さ
れる。

このように一度ＤＣまでダウンコンバートしてチャネル選択した後の信号をさらにアッ
プコンバートし、両信号をまとめてＡＤ変換することで、チャネル選択度を向上させると
同時に、従来に比べＡＤＣを削減でき、通信装置の小型化、低消費電力化を実現すること
ができる。

本実施形態によれば、マルチバンド・マルチモードといった複数のＲＦ信号を受信する
場合に、複数のＲＦ信号をＤＣにダウンコンバートし、その後異なるＩＦにアップコンバ
ートしてから複数の信号を加算するので、イメージ除去フィルタ、ＩＦ段でのチャネル選
択フィルタが不要である。また、アナログ−デジタル変換部におけるＡＤＣの数を削減す
ることができる。

（第４の実施形態）
図６は、本発明における第４の実施形態の通信装置のブロック図である。本実施形態は
、アナログ信号処理部２において、マルチバンド・マルチモード信号を一度ＤＣまでダウ
ンコンバートし、チャネル選択した複数の信号の一部だけを再アップコンバートする。図
４と同一の構成部分には同一の符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分につい
て説明する。

本実施形態は、第３の実施形態と比べて、アナログ信号処理部２の周波数再変換部２０
３、加算部２０４およびアナログ−デジタル変換部３を構成するＡＤＣの数が異なる。ま
た、デジタル信号処理部４は、アナログ−デジタル変換部３の出力によって構成が異なっ
ている。

フロントエンド部１、アナログ信号処理部２が有する周波数変換部２０１及び周波数選
択部２０２は、第３の実施形態と構造が同一であり、説明を省略する。尚、本実施形態で
は、第３の実施形態と同様に、ＢＰＦ１１、ＢＰＦ１２、ＢＰＦ２１、ＢＰＦ２２がバン
ドパスフィルタの例を示したが、ローパスフィルタによる構成も可能である。

周波数再変換部２０３は、一方のＲＦ信号が処理される部分は、可変利得増幅器ＶＧＡ
と、局部発振器ＯＳＣと、移相器Ｐ／Ｓと、アップコンバージョン用ミキサＭＩＸと、加
算器ＡＤＤ１１で構成され、他方のＲＦ信号が処理される部分は、可変利得増幅器ＶＧＡ
で構成されている。すなわち、周波数再変換部２０３は、可変利得増幅器ＶＧＡ１１、Ｖ
ＧＡ１２、ＶＧＡ２１、ＶＧＡ２２、局部発振器ＯＳＣ１２、アップコンバージョン用ミ
キサＭＩＸ１３、ＭＩＸ１４、移相器Ｐ／Ｓ１２、及び加算器ＡＤＤ１１を有する。

また、加算部２０４は、加算器ＡＤＤ１１の出力信号と、他方のＲＦ信号が処理されて
周波数再変換部２０３の可変利得増幅器ＶＧＡ２１から出力された信号（Ｉ成分の信号）
とを加算する加算器ＡＤＤで構成されている。

アナログ−デジタル変換部３は、加算部２０４から出力された信号をＡＤ変換するＡＤ
Ｃ１と、他方のRF信号が処理されて周波数再変換部２０３の可変利得増幅器ＶＧＡ２２か
ら出力された信号（Ｑ成分の信号）をＡＤ変換するＡＤＣ２とで構成されている。

デジタル信号処理部４は、ＡＤＣ１から出力された信号はダウンコンバージョンされる
構成を具備し、ダウンコンバージョン後に第１の復調処理手段ＤＥＣ１に出力される。Ａ
ＤＣ２から出力された信号は、第２の復調処理手段ＤＥＣ２に入力される。

すなわち、本実施例では、数値制御発振器ＮＣＯ１、ミキサＭＩＸ４１とミキサＭＩＸ
４２、及び第１の復調処理手段ＤＥＣ１と第２の復調処理手段ＤＥＣ２とを有する。本実
施例では、ＡＤＣ１から出力された信号は、ミキサＭＩＸ４１とミキサＭＩＸ４２、及び
第２の復調処理手段ＤＥＣ２に入力される。一方、ＡＤＣ２から出力された信号は第２の
復調処理手段ＤＥＣ２に入力される。ミキサＭＩＸ４１、ミキサＭＩＸ４２、数値制御発
振器ＮＣＯ１、及び第１の復調処理手段ＤＥＣ１については、第３の実施形態と同様の動
作で復調処理を実行するのに対して、第２の復調処理手段ＤＥＣ２では、周波数変換が行
われることなく復調処理が実行される。

次に、本実施形態の通信装置において異なる２つの信号を受信した場合の動作について
説明する。図７は、アナログ信号処理部２における信号を概略的に表している図である。
図７（ａ）は、アナログ信号処理部２に入力されるＲＦ信号で、中心周波数をω_RF1、ω_R
_F2をする。２つのＲＦ信号とも、ＤＣまでダウンコンバートされ、チャネル選択される。
図７（ｂ）、（ｃ）は、ダウンコンバート後の信号を表している。

そして、一方の信号（中心周波数ω_RF1）は、周波数再変換部２０３において、アップ
コンバートされ、Ｉ／Ｑ成分が足しあわされる。この信号と、他方の信号（中心周波数ω
_RF2）のＩ成分が加算部２０４で足しあわされる。アナログ信号処理部２からは、加算部
２０４の出力信号と、他方の信号のＱ成分の信号が出力される。

このようにダウンコンバートした後に、一部の信号だけＬｏｗＩＦにアップコンバート
し、一部の信号はＩ／Ｑ信号に分離したまま加算することで、ＡＤＣの数は第３の実施形
態に比べ１つ増えるが、アップコンバートしてからＡＤ変換する場合と比べてサンプリン
グレートを抑えることができ、また再アップコンバートするためのミキサＭＩＸの数を減
らすことができる。

尚、本実施形態では中心周波数ω_RF1を持ったＲＦ信号を一度ＤＣにダウンコンバート
してからＬｏｗＩＦにアップコンバートしているが、ＤＣを介さずに直接ＬｏｗＩＦにダ
ウンコンバートしてもよい。その場合の構成は、第２の実施形態の一部を適用することが
できる。

（第５の実施形態）
図８は、本発明における第５実施形態の通信装置のブロック図である。本実施形態は、
異なる３種類のＲＦ信号を受信し、一度ＤＣまでダウンコンバートしてチャネル選択した
複数の信号の一部を複素ミキサにより再アップコンバートする。図６と同一の構成部分に
は同一の符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。

フロントエンド部１は、３種類のＲＦ信号それぞれに対し、アンテナと、バンドパスフ
ィルタＢＰＦと、低ノイズアンプＬＮＡを有する。本実施例では、フロントエンド部１は
、アンテナ１とアンテナ２とアンテナ３、バンドパスフィルタＢＰＦ１とＢＰＦ２とＢＰ
Ｆ３、及び低ノイズアンプＬＮＡ１とＬＮＡ２とＬＮＡ３とを有する。

周波数変換部２０１は、受信された３種類のＲＦ信号各々に対して、各構成要素を有す
る。すなわち、局部発振器ＯＳＣ１１と局部発振器ＯＳＣ２１と局部発振器ＯＳＣ３１、
ミキサＭＩＸ１１とミキサＭＩＸ１２とミキサＭＩＸ２１とミキサＭＩＸ２２とミキサＭ
ＩＸ３１とミキサＭＩＸ３２、移相器Ｐ／Ｓ１１と移相器Ｐ／Ｓ２１と移相器Ｐ／Ｓ３１
を有する。

周波数選択部２０２は、バンドパスフィルタＢＰＦから構成され、３種類の受信したＲ
Ｆ信号それぞれに対して各構成要素を有している。すなわち、ＢＰＦ１１とＢＰＦ１２と
ＢＰＦ２１とＢＰＦ２２とＢＰＦ３１とＢＰＦ３２とを有する。尚、本実施形態では、Ｂ
ＰＦ１１、ＢＰＦ１２、ＢＰＦ２１、ＢＰＦ２２がバンドパスフィルタの例を示したが、
ローパスフィルタによる構成も可能である。

周波数再変換部２０３は、一部のＲＦ信号の処理経路に複素ミキサＭＩＸを具備してい
る。すなわち、本実施形態における周波数再変換部２０３は、可変利得増幅器ＶＧＡ１１
、ＶＧＡ１２、ＶＧＡ２１、ＶＧＡ２２、ＶＧＡ３１、ＶＧＡ３２、局部発振器ＯＳＣ１
２、ＯＳＣ３２、複素ミキサＭＩＸ１３、ＭＩＸ１４、ＭＩＸ１５、ＭＩＸ１６、ＭＩＸ
３３、ＭＩＸ３４、ＭＩＸ３５、ＭＩＸ３６、移相器Ｐ／Ｓ１２、Ｐ／Ｓ３２、及び加算
器ＡＤＤ１１、ＡＤＤ１２、ＡＤＤ３１、ＡＤＤ３２を有する。加算器２０４は、Ｉ／Ｑ
成分それぞれに対して、加算を行う加算器ＡＤＤ１，ＡＤＤ２を有している。

アナログ−デジタル変換部３は、２つのＡＤＣを有している。デジタル信号処理部４は
、複素ミキサでアップコンバートされた信号を復調する経路に再度ダウンコンバートする
複素ミキサＭＩＸを有している。すなわち、本実施例では、数値制御発振器ＮＣＯ１、Ｎ
ＣＯ２、複素ミキサＭＩＸ４１、ＭＩＸ４２、ＭＩＸ４３、ＭＩＸ４４、ＭＩＸ４５、Ｍ
ＩＸ４６、ＭＩＸ４７、ＭＩＸ４８、加算器ＡＤＤ４１、ＡＤＤ４２、ＡＤＤ４３、ＡＤ
Ｄ４４、及び第１の復調処理手段ＤＥＣ１と第２の復調処理手段ＤＥＣ２と第３の復調処
理手段ＤＥＣ３を有する。

次に、本実施形態の通信装置において異なる３つの信号を受信した場合の動作について
説明する。図９は、アナログ処理部２における信号を概略的に表している図である。図９
（ａ）は、異なる中心周波数ω_RF1、ω_RF2、ω_RF3を持つ３つのＲＦ信号である。３つの
ＲＦ信号は、周波数変換部２０１においてＤＣにダウンコンバートし、周波数選択部２０
２においてＢ／Ｂでチャネル選択処理される。図９（ｂ）〜（ｄ）は、ダウンコンバート
された信号を表している。

次に、中心周波数ω_RF1、ω_RF3を持つ２つの信号について、周波数再変換部２０３で複
素ミキサＭＩＸを使用してそれぞれ正の周波数と負の周波数にアップコンバートされる。
加算器２０４において、Ｉ／Ｑ成分がそれぞれ加算され、出力される。図９（ｅ）は、ア
ップコンバート後加算された信号を表している。そして、足しあわされた信号は、ＡＤ変
換され、各信号成分に分離され、復調処理される。

本実施形態によれば、ＲＦ信号をＢ／Ｂ帯域にダウンコンバートした信号の一部を、複
素ミキサＭＩＸによって正負のＬｏｗＩＦまでアップコンバートする例を示したが、同様
な考え方を適用し、ＲＦ信号をＬｏｗＩＦにダウンコンバートするときにＩ／Ｑ成分を出
力し、ＲＦ帯域から正負のＬｏｗＩＦ帯域に直接ダウンコンバートしてもよい。

（第６の実施形態）
図１０は、本発明における第６の実施形態の通信装置のブロック図である。本実施形態
は、ＲＦ信号をＬｏｗＩＦまでダウンコンバートする第２の実施形態の方法（図１１（ａ
）、（ｂ）及び（ｄ））と、ＤＣまでダウンコンバートした後に再変換でＬｏｗＩＦにア
ップコンバートする第３の実施形態の方法（図１１（ａ）、（ｃ）及び（ｄ））とを組み
合せている。

イメージ抑圧スペックが緩い信号は第２の実施形態の方法でアナログ信号を処理し、Ｂ
／ＢにおいてＤＣ成分を含まない信号は第３の実施形態の方法でアナログ信号を処理して
いる。帯域の広い信号はＲＦ帯から直接ＬｏｗＩＦ帯にダウンコンバートすることが難し
いが、一旦ＤＣまでダウンコンバートしてからＬｏｗＩＦにアップコンバートすることで
、チャネル選択度を高めつつ、容易にＬｏｗＩＦでサンプリングすることを可能にしてい
る。

図１０において、図２及び図４と同一の構成部分には同一の符号を付してその部分の説
明は省略し、異なる部分について説明する。

フロントエンド部１、アナログ−デジタル変換部３、デジタル信号処理部４は、第２及
び第３の実施形態と構造が同一であり、説明を省略する。

アナログ信号処理部２の各構成について説明する。

本実施例の周波数変換部２０１は、２つの受信したＲＦ信号のうち、一方のＲＦ信号に
はイメージ抑圧手段ＩＲＣ１が設けられているのに対して、他方のＲＦ信号にはイメージ
抑圧手段が設けられていない。さらに、２つの受信したＲＦ信号のうち、一方のＲＦ信号
には周波数再変換部が設けられていないのに対して、他方のＲＦ信号には周波数再変換部
２０３が設けられている。

尚、本実施形態では、周波数選択部２０２のＢＰＦ２１、ＢＰＦ２２がバンドパスフィ
ルタの例を示したが、ローパスフィルタによる構成も可能である。

次に、本実施形態の通信装置において異なる２つの信号を受信した場合の動作について
説明する。図１１は、アナログ信号処理部２における信号を概略的に表している図である
。図１１（ａ）は、アナログ信号処理部２に入力される異なる２つのＲＦ信号を表してお
り、中心周波数をω_RF1、ω_RF2とする。

本実施形態では、ＤＣにダウンコンバートされた信号（図１１（ｃ））は中心周波数ω
_IF1と異なる中心周波数ω_IF2まで信号帯域が重ならないようにアップコンバートして必要
なＡＤＣの個数を減らしている。２つの信号を足し合わせることで（図１１（ｄ））、１
つのＡＤＣでデジタルデータに変換できる。デジタル信号処理部でＢ／Ｂにダウンコンバ
ートされた後、復調処理が行われる。

本実施形態によれば、マルチバンド・マルチモード信号のそれぞれの特徴にあった受信
方式を採用することで通信装置を小型化することができる。また、マルチバンド・マルチ
モード信号をＬｏｗＩＦに再配置してまとめてＡＤ変換することで必要なＡＤＣの数を削
減することができる。

（第７の実施形態）
第７の実施形態は、異なる３つのＲＦ信号に対して、第６の実施形態と同様に、ＲＦ信
号をＬｏｗＩＦまでダウンコンバートする方法と、ＤＣまでダウンコンバートした後に再
変換でＬｏｗＩＦにアップコンバートする方法とを組み合せている。さらに、ＲＦ信号の
帯域に基づいて、アップコンバートする位置、すなわち、中心周波数ω_IFを決めている。

図１２は、本実施形態における信号処理を概略的に表している図である。３つのＲＦ信
号の中心周波数をω_RF1、ω_RF2、ω_RF3とする。ここで、中心周波数ω_RF1のＲＦ信号の中
間周波数を２ＭＨｚ程度とし、中心周波数ω_RF1、ω_RF2、ω_RF3の信号帯域幅をそれぞれ
例えば１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、５００ｋＨｚとする（図１２（ａ））。中心周波数ω_RF1
のＲＦ信号は、ＬｏｗＩＦにダウンコンバートする（図１２（ｂ））。中心周波数ω_RF2
、ω_RF3のＲＦ信号はそれぞれ、ＤＣにダウンコンバートする（図１２（ｃ）、（ｄ））
。

図１２（ｅ）は、ＤＣにダウンコンバートした信号（図１２（ｃ））をアップコンバー
トした状態を表している。図１２（ｅ）に示すように、低周波数側から、帯域幅が５００
ｋＨｚ、１ＭＨｚ、２０ＭＨｚの順に配置するように、中心周波数ω_IF1、ω_IF2、ω_IF3
を決めている。

これは、中心周波数ω_IF1、ω_IF2、ω_IF3で帯域幅が１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、５００ｋ
Ｈｚであるので、中心周波数ω_IF1の低域側に中心周波数ω_IF2の信号を配置することはで
きず、中心周波数ω_IF1の高域側に中心周波数ω_IF3の信号を配置すると、０〜１ＭＨｚ付
近の帯域は使われないことになる。

本実施形態によれば、ダウンコンバートおよびアップコンバートの中心周波数を最適に
配置することにより、周波数帯域を有効に活用でき、後段のＡＤＣのサンプリング周波数
を低く抑えることができる。

（第８の実施形態）
第８の実施形態は、ＭIＭＯ受信機、ダイバーシチ受信機に適用している。上記実施形
態では、主としてマルチバンド・マルチモード信号の受信機について説明してきたが、同
様の考え方をＭＩＭＯ受信機等に適用でき、同様の効果を得ることができる。

図１３は、異なる通信経路を通過してきた、振幅特性あるいは位相特性の異なる２つの
信号に対して、周波数変換等の処理を表した図である。受信した２つの信号（図１３（ａ
））をＤＣにダウンコンバートしてＢ／Ｂでチャネル選択処理を行う（図１３（ｂ），（
ｃ））。そして、異なる中心周波数ω_IF1、ω_IF2を持つＬｏｗＩＦまでアップコンバート
する（図１３（ｄ））。その後、両信号を加算した後まとめてＡＤ変換することで必要な
ＡＤＣ削減することができ、通信装置の小型化、低消費電力化を実現することができる。

なお、上述の実施の形態は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、周
波数選択部２０２を形成するバンドパスフィルタは、ローパスフィルタであっても良い。

また、無線通信を行う通信装置ではなく、有線通信を行う通信装置にも適用することが
可能である。

本発明における第１の実施形態の通信装置のブロック図本発明における第２の実施形態の通信装置のブロック図本発明における第２の実施形態の通信装置の信号を表した図本発明における第３の実施形態の通信装置のブロック図本発明における第３の実施形態の通信装置の信号を表した図本発明における第４の実施形態の通信装置のブロック図本発明における第４の実施形態の通信装置の信号を表した図本発明における第５の実施形態の通信装置のブロック図本発明における第５の実施形態の通信装置の信号を表した図本発明における第６の実施形態の通信装置のブロック図本発明における第６の実施形態の通信装置の信号を表した図本発明における第７の実施形態の通信装置の信号を表した図本発明における第８の実施形態の通信装置の信号を表した図

符号の説明

１…フロントエンド部
２…アナログ信号処理部
３…アナログ−デジタル変換部
４…デジタル信号処理部
２０１…周波数変換部
２０２…周波数選択部
２０３…周波数再変換部
２０４…加算部

Claims

異なる中心周波数を有する複数の無線信号、あるいは、同じ中心周波数を有するが、振
幅特性あるいは位相特性の異なる複数の無線信号の周波数を変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部から出力された信号を所望の周波数帯域幅で選択する周波数選択部と
、
前記周波数選択部から出力された複数の信号のうち、一部または全ての信号の周波数を
変換する周波数再変換部と、
前記周波数再変換部より出力された複数の信号を足し合わせる加算部と
を具備することを特徴とするアナログ信号処理回路。
前記周波数変換部は、前記複数の無線信号の中心周波数を信号帯域幅の半分以上の所望
の周波数に変換することを特徴とする請求項１に記載のアナログ信号処理回路。
前記周波数変換部は、前記複数の無線信号の中心周波数が直流信号となるように変換し
、
前記周波数再変換部は、中心周波数が信号帯域幅の半分以上の所望の周波数となるよう
に前記信号を再変換する
ことを特徴とする請求項１に記載のアナログ信号処理回路。
前記周波数変換部は、第１の信号の中心周波数が信号帯域幅の半分以上の所望の周波数
となるように変換し、かつ、第２の信号の中心周波数が直流信号となるように変換し、
前記周波数変換部は、前記第２の信号の中心周波数が信号帯域幅の半分以上の所望の周
波数となるように再変換する
ことを特徴とする請求項１に記載のアナログ信号処理回路。
異なる中心周波数を有する複数の無線信号、あるいは、同じ中心周波数を有するが、振
幅特性あるいは位相特性の異なる複数の無線信号を受信するフロントエンド部と、
前記複数の無線信号を所望の帯域に変換する請求項１乃至４のいずれかに記載のアナロ
グ信号処理部と、
前記アナログ信号処理部から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナロ
グ−デジタル変換部と、
前記デジタル信号から所望のデジタルデータを復調するデジタル信号処理部と
を具備することを特徴とする通信装置。