JP2007124403A

JP2007124403A - 無線受信装置及び無線受信装置の利得制御方法

Info

Publication number: JP2007124403A
Application number: JP2005315435A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Toda; 和之遠田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】変調方式に応じて適切な受信回路の利得制御を行うことができる無線受信回路及びその利得制御方法を提供すること。
【解決手段】複数の変調方式のいずれかによる変調信号を受信して、能動素子（増幅器４０）に入力する無線受信装置１０において、復調部５０は、前記変調信号の変調方式を判定し、制御部５２は、前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を前記変調方式判定手段による判定結果に応じて可変させる。
【選択図】図１

Description

本発明は無線受信装置及びその利得制御方法に関し、特に受信回路内の能動素子の飽和を抑制する構成及び制御に関する。

無線受信装置に含まれる受信回路のＩＦ（Intermediate Frequency）部には、一般的に能動素子（増幅器）が設けられるが、この能動素子は受信電界強度が高いと飽和してしまうという問題がある。この問題を回避するため、下記特許文献１に開示された携帯電話機では、前記能動素子よりも前段側に設けられ、その出力が上記能動素子側に供給される混合機に対して局部信号を供給する際、その振幅を受信電界強度に応じて減衰させるようにしている。この構成によれば、能動素子に供給される信号の振幅が受信電界強度に応じて減衰するために、能動素子の飽和を抑制することができる。
特開平８−２５１０６７号公報

しかしながら、例えば適応変調方式等、複数種類の変調方式による変調信号を同一の受信回路で受信する無線受信装置では、各変調方式により信号のピークファクタが異なることから、上記のように単に受信電界強度に応じて能動素子に供給される信号の振幅を減衰させるだけでは、必要十分な利得制御とはならない。すなわち、例えばπ／４ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying ）と１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）による変調信号を同一の受信回路で受信する場合、１６ＱＡＭによる変調信号は多値振幅を有するため、π／４ＱＰＳＫによる変調信号に比して、非線形歪みに対する特性劣化は顕著である。このため、単に受信電界強度に応じて受信回路内の能動素子に供給される信号の振幅を減衰させるようにするだけでは、π／４ＱＰＳＫによる変調信号の減衰を過度に行ってしまったり、或いは１６ＱＡＭによる変調信号の減衰が不足してしまったりする。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、変調方式に応じて適切な受信回路の利得制御を行うことができる無線受信装置及びその利得制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線受信装置は、複数の変調方式のいずれかによって変調された変調信号を受信して、能動素子に入力する無線受信装置において、前記変調信号の変調方式を判定する変調方式判定手段と、前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を前記変調方式判定手段による判定結果に応じて減衰させる信号減衰手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信装置の利得制御方法は、複数の変調方式のいずれかによって変調された変調信号を受信して、能動素子に入力する無線受信装置の利得制御方法において、前記変調信号の変調方式を判定する変調方式判定ステップと、前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を前記変調方式判定ステップでの判定結果に応じて減衰させる信号減衰ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、能動素子に入力される変調信号の振幅を、その変調方式に応じて減衰させるようにしたので、適切な振幅の信号が能動素子に入力されることとなり、変調信号の復調を好適に行うことができる。

なお、局所発振信号を用いて前記変調信号を周波数変換する混合機を前記能動素子よりも前段に含んでよく、前記信号減衰手段は、前記局所発振信号の振幅を前記変調方式判定手段による判定結果に応じて可変させてもよい。こうすれば、非常に簡易な構成により能動素子に入力される信号の振幅を可変させることができる。

また、前記能動素子よりも前段に可変利得増幅器を含んでよく、前記信号減衰手段は、前記可変利得増幅器の利得を前記変調方式判定手段による判定結果に応じて可変させるようにしてもよい。こうしても、能動素子に入力される信号の振幅を可変させることができる。

また、前記信号減衰手段は、前記変調信号の振幅にさらに応じて、前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を可変させるようにしてもよい。こうすれば、強電界下において確実に能動素子に入力される信号の振幅を可変させることができる。

また、前記無線受信装置の利得制御方法は、前記変調信号の変調方式を判定する変調方式判定ステップと、前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を前記変調方式判定ステップでの判定結果に応じて減衰させる信号減衰ステップと、を含んでもよい。また、可変利得ステップを含み、前記信号減衰ステップは、前記利得可変ステップで行う利得の可変を前記変調方式判定ステップによる判定結果に応じて可変させてもよい。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線受信装置の構成を示す図である。同図に示すように、本発明の一実施形態に係る無線受信装置１０は、アンテナ１２にバンドパスフィルタ１４を介して増幅器１６が接続されており、無線周波数の受信信号が増幅器１６にて増幅されるようになっている。その出力はバンドパスフィルタ１８を介してミキサ（混合機）２０に入力されており、ここで中間周波数（ＩＦ）に変換されるようになっている。すなわち、ミキサ２０には、局部発振器２６の出力（無線周波数の局所発振信号）が可変利得増幅器（ＬｏＡｍｐ）２４により増幅された後、バンドパスフィルタ２２を介して入力されている。なお、本実施形態において各可変利得増幅器には、デュアルゲートＦＥＴ等を用いた、安価で広範囲の利得範囲を持つ増幅器が採用されると好適である。

ミキサ２０にて中間周波数に変換された受信信号は、バンドパスフィルタ２８を介して可変利得増幅器（ＩＦ１Ａｍｐ）３０に入力されている。中間周波数の受信信号は該可変利得増幅器３０にて増幅された後、ミキサ３２に入力され、ここでベースバンド周波数に変換されるようになっている。すなわち、ミキサ３２には、局部発振器３８の出力（中間周波数の局所発振信号）が増幅器３６により増幅された後、バンドパスフィルタ３４を介して入力され、ここで周波数変換が行われるようになっている。ミキサ３２の出力は増幅器４０により増幅された後、再びバンドパスフィルタ４２を介して可変利得増幅器４４に入力されている。可変利得増幅器４４は、可変利得増幅器４４の出力レベルを検出する検出回路４８及びその検出結果を可変利得増幅器４４の制御電圧（ＤＣバイアス）に変換する増幅器４６とともに、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路を構成しており、バンドパスフィルタ４２から出力される信号の振幅を一定に制御している。ＡＧＣ回路の出力は復調部５０に入力され、ここで受信信号（変調信号）の復調が行われる。

この際、本無線受信装置１０の復調部５０は、複数の変調方式（ここでは１６ＱＡＭ及びπ／４ＱＰＳＫ）による変調信号（受信信号）を復調可能であり、適応変調方式を採用している。そして、ＡＧＣ回路から出力される信号の変調方式を、例えばヘッダ情報等から判定し、その変調方式に応じて変調信号を復調するようにしている。このとき、復調部５０では、復調結果を制御部５２に供給して、それを図示しないスピーカ等から出力するとともに、アンテナ１２の入力信号（変調信号）の振幅を示すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）検出値を検出して、その値を制御部５２に渡すようになっている。制御部５２では、受信信号の変調方式及びＲＳＳＩ検出値に応じて可変利得増幅器２４及び３０に対する制御データをＤＡＣ（Digital Analogue Converter）５６に供給している。すなわち、この無線受信装置１０の構成では、特に強電界下において増幅器４０が飽和し易く、それ故、復調部５０は、受信信号の変調方式を判定する変調方式判定手段として機能するようになっており、制御部５２は、その判定結果に応じて、増幅器４０に入力される受信信号の振幅を減衰させるようになっている。

具体的には、受信信号の変調方式が１６ＱＡＭの場合には、図２に示すように、ＲＳＳＩ検出値が９０ｄＢμ（閾値２）以下のときに可変利得増幅器２４に対して（高利得に対応する）制御電圧２．５Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給し、ＲＳＳＩ検出値が９０ｄＢμを超えるときに可変利得増幅器２４に（低利得に対応する）制御電圧１．０Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給する。また、図３に示すように、ＲＳＳＩ検出値が７０ｄＢμ（閾値１）以下のときに可変利得増幅器３０に対して（高利得に対応する）制御電圧２．５Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給し、ＲＳＳＩ検出値が７０ｄＢμを超えるときに可変利得増幅器３０に対して（低利得に対応する）制御電圧１．０Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給する。つまり、ＲＳＳＩ検出値が７０ｄＢμ以下のとき（受信回路利得レベル１）、可変利得増幅器２４及び３０の双方が高利得動作し、７０ｄＢμ以上９０ｄＢμ以下のとき（受信回路利得レベル２）、可変利得増幅器３０が低利得動作するとともに可変利得増幅器２４が高利得動作し、９０ｄＢμを超えるとき（受信回路利得レベル３）、可変利得増幅器２４及び３０の双方が低利得動作する。

一方、受信信号の変調方式がπ／４ＱＰＳＫの場合には、図２に示すように、ＲＳＳＩ検出値が１００ｄＢμ（閾値２）以下のときに可変利得増幅器２４に対して（高利得に対応する）制御電圧（ＤＣバイアス）２．５Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給し、ＲＳＳＩ検出値が１００ｄＢμを超えるときに可変利得増幅器２４に（低利得に対応する）制御電圧１．０Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給する。また、図３に示すように、ＲＳＳＩ検出値が８０ｄＢμ（閾値１）以下のときに可変利得増幅器３０に対して（高利得に対応する）制御電圧２．５Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給し、ＲＳＳＩ検出値が８０ｄＢμを超えるときに可変利得増幅器３０に対して（低利得に対応する）制御電圧１．０Ｖを与える制御データをＤＡＣ５６に供給する。つまり、ＲＳＳＩ検出値が８０ｄＢμ以下のとき（受信回路利得レベル４）、可変利得増幅器２４及び３０の双方が高利得動作し、８０ｄＢμ以上１００ｄＢμ以下のとき（受信回路利得レベル５）、可変利得増幅器３０が低利得動作するとともに可変利得増幅器２４が高利得動作し、１００ｄＢμを超えるとき（受信回路利得レベル６）、可変利得増幅器２４及び３０の双方が低利得動作する。

こうして、無線受信装置１０の（フィルタ１４から可変利得増幅器４４に至る各回路要素からなる）受信回路の利得を、受信信号の変調方式及びＲＳＳＩ検出値に応じて変化させるようにしている。これにより、受信回路の利得を必要十分な範囲に収めて、復調部５０に適切な振幅の受信信号が入力されるようにでき、ビット誤り率を向上できる。

なお、このように受信回路の利得を受信信号の変調方式及びＲＳＳＩ検出値に応じて変化させるので、復調部５０では、その入力信号（可変利得増幅器４４の出力）からだけではＲＳＳＩ検出値を判断できない。そこで、本無線受信装置１０では、図４に示すように、合計５つのＲＳＳＩテーブル（共通テーブル、π／４ＱＰＳＫテーブル１、π／４ＱＰＳＫテーブル２、１６ＱＡＭテーブル１、１６ＱＡＭテーブル２）を記憶している。これらのテーブルは、復調部５０の入力信号とＲＳＳＩ検出値との関係を示すものであり、上記受信回路利得レベル１及び４の場合には、共通テーブル（図中、■で示される。）を用いて復調部５０の入力信号の振幅（Ｖ）がＲＳＳＩ検出値（ｄＢμ）に変換される。また、受信回路利得レベル２の場合には、π／４ＱＰＳＫテーブル１（図中、▲で示される。）を用いて復調部５０の入力信号の振幅がＲＳＳＩ検出値に変換される。さらに、受信回路利得レベル３の場合には、π／４ＱＰＳＫテーブル２（図中、×で示される。）を用いて復調部５０の入力信号の振幅がＲＳＳＩ検出値に変換される。また、受信回路利得レベル５の場合には、１６ＱＡＭテーブル１（図中、●で示される。）を用いて復調部５０の入力信号の振幅がＲＳＳＩ検出値に変換される。また、受信回路利得レベル６の場合には、１６ＱＡＭテーブル２（図中、破線で示される。）を用いて復調部５０の入力信号の振幅がＲＳＳＩ検出値に変換される。

図５は、無線受信装置１０の利得制御を示すフロー図であり、同図に示す制御は復調部５０及び制御部５２により実行される。なお、初期状態では可変利得増幅器２４及び３０のいずれにも、ＤＣバイアス２．５Ｖが与えられているものとする。

まずアンテナ１２に信号が入力されると（Ｓ１０１）、復調部５０にて、その変調方式を判定する（Ｓ１０２）。そして、変調方式に対応する上記閾値１及び２を復調部５０内のメモリから読み出す（Ｓ１０３）。共通テーブルを用いて復調部５０の入力信号の振幅からＲＳＳＩ検出値を取得する（Ｓ１０４）。

その後、制御部５２では、ＲＳＳＩ検出値がＳ１０３で読み出された閾値１及び閾値２を超えるかを判断し、そこから現在の受信回路利得レベルを判断する（Ｓ１０５）。そして、受信回路利得レベルに応じたＤＣバイアスを、可変利得増幅器２４及び３０のそれぞれに対して与える（Ｓ１０６）。さらに、Ｓ１０４で使用するＲＳＳＩテーブルを、Ｓ１０５で判断される受信回路利得レベルに応じたものに変更する（Ｓ１０７）。こうして、Ｓ１０２乃至Ｓ１０７の処理を繰り返すことにより、無線受信回路１０の受信回路の利得を適正なものに維持できる。

以上説明した無線受信装置１０によれば、複数の変調方式による変調信号を受信信号として取得し、そのＲＳＳＩ検出値を適切に検出して、その値及び変調方式に応じて受信回路の利得を制御しているので、各変調方式において必要十分な受信回路の利得とすることができ、復調部５０への入力信号の振幅を適正範囲に維持することができる。この結果、復調のエラーを低減することができ、受信品質を向上できる。

本発明の実施形態に係る無線受信装置の構成図である。無線周波数の局所発振信号の振幅制御を用いた受信回路の利得制御を示す図である。中間周波数信号を増幅する可変利得増幅器を用いた受信回路の利得制御を示す図である。各種ＲＳＳＩテーブルを示す図である。本発明の実施形態に係る無線受信装置の利得制御を示すフロー図である。

符号の説明

１０無線受信装置、１２アンテナ、１４，１８，２２，２８，３４，４２バンドパスフィルタ、１６，３６，４０，４６増幅器、２０，３２ミキサ（混合機）、２４，３０，４４可変利得増幅器、２６，３８発振器、４８検出回路、５０復調部、５２制御部、５６ＤＡＣ。

Claims

複数の変調方式のいずれかによって変調された変調信号を受信して、能動素子に入力する無線受信装置において、
前記変調信号の変調方式を判定する変調方式判定手段と、
前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を前記変調方式判定手段による判定結果に応じて減衰させる信号減衰手段と、
を含むことを特徴とする無線受信装置。
請求項１に記載の無線受信装置において、
局所発振信号を用いて前記変調信号を周波数変換する混合機を前記能動素子よりも前段に含み、
前記信号減衰手段は、前記局所発振信号の振幅を前記変調方式判定手段による判定結果に応じて可変させる、
ことを特徴とする無線受信装置。
請求項１又は２に記載の無線受信装置において、
前記能動素子よりも前段に可変利得増幅器を含み、
前記信号減衰手段は、前記可変利得増幅器の利得を前記変調方式判定手段による判定結果に応じて可変させる、
ことを特徴とする無線受信装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の無線受信装置において、
前記信号減衰手段は、前記変調信号の振幅にさらに応じて、前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を可変させる、
ことを特徴とする無線受信装置。
複数の変調方式のいずれかによって変調された変調信号を受信して、能動素子に入力する無線受信装置の利得制御方法において、
前記変調信号の変調方式を判定する変調方式判定ステップと、
前記能動素子に入力される前記変調信号の振幅を前記変調方式判定ステップでの判定結果に応じて減衰させる信号減衰ステップと、
を含むことを特徴とする無線受信装置の利得制御方法。
請求項５に記載の無線受信装置の利得制御方法において、
局所発振信号を用いて前記変調信号を周波数変換する信号混合ステップを含み、
前記信号減衰ステップは、前記局所発振信号の振幅を前記変調方式判定ステップによる判定結果に応じて可変させる、
ことを特徴とする無線受信装置の利得制御方法。
請求項５又は６に記載の無線受信装置の利得制御方法において、
可変利得ステップを含み、
前記信号減衰ステップは、前記利得可変ステップで行う利得の可変を前記変調方式判定ステップによる判定結果に応じて可変させる、
ことを特徴とする無線受信装置の利得制御方法。