JP2007174463A - 通信システム、受信機及び送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】受信機側における負荷を軽減したオフセット成分の補正が可能な通信システム、受信機及び送信機を提供する。
【解決手段】受信機内のオフセット検出部１９は、復調器１３−１において発生した、Ｉ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分と、復調器１３−２において発生した、Ｑ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分とを検出し、これら直流オフセット成分の量を含んだオフセットデータを送信機へ送る。送信機は、このオフセットデータに基づいて、直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を、Ｉ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号とに印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信機及び受信機を有する通信システムに関し、特に、受信機における受信信号についてのオフセット成分の補正に関する。

受信機のミキサにおいて例えば、直流オフセット成分が発生する場合がある。このような直流オフセット成分の発生に対し、ミキサの後段においてフィードバック形式によって直流オフセット成分を補正することが一般的に行われている（例えば、特許文献１乃至３、非特許文献１参照）。
特開２００３−１３４１８３号公報 特開２００４−１９３７２４号公報 特開２００４−２０１１８７号公報 「ＤＣオフセットキャンセラを備えたダイレクトコンバージョン方式受信機における誤り率特性のシミュレーション評価」、Ｂ−５−２９、２００２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会

しかし、上述した直流オフセットの補正の手法では、受信機側のハードウェア規模の増大、ソフト処理の必要性等、受信機における負荷が大きくなるとともに、出荷時の調整項目が多くなり、コスト増の要因となる。特に、携帯電話機等では、小型化及び低廉化が要求されるため、このような負荷の増大やコスト増は大きな問題となる。

本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、受信機側における負荷を軽減したオフセット成分の補正が可能な通信システム、受信機及び送信機を提供することにある。

本発明は、送信機及び受信機を有する通信システムであって、前記受信機は、受信信号についてのオフセット成分を検出するオフセット検出手段と、前記オフセット成分に関する情報を前記送信機へ通知する通知手段とを有し、前記送信機は、前記オフセット成分に関する情報に基づいて、送信信号に前記オフセット成分を打ち消すための成分を印加する印加手段を有することを特徴とする。

この構成によれば、受信機から送信機へオフセットに関する情報が通知され、送信機において、そのオフセット成分を打ち消すための成分が送信信号に印加される。すなわち、オフセット成分の補正が送信機側でなされるようになり、受信機側における負荷が軽減される。

また、本発明の通信システムは、前記オフセット検出手段が、予め定められたシンボルに対応する受信信号についての直流オフセット成分を検出し、前記印加手段は、前記予め定められたシンボルに対応する送信信号に前記直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加するようにしてもよい。

この構成によれば、シンボル毎に直流オフセット成分の量が異なる場合に、送信機において各シンボルに対応する送信信号に適切な直流成分を印加することができる。

また、本発明の通信システムは、前記印加手段が、複数の受信機からの前記直流オフセット成分の量の平均値を算出し、該平均値に対応する直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加するようにしてもよい。

この構成によれば、送信機から複数の受信機に対する送信が行われる場合に、各受信機における直流オフセット成分の量を考慮した適切な送信信号に対する直流成分の印加が可能となる。

また、本発明の通信システムは、前記受信機は、前記送信機からの信号の復調によって生じる直流オフセット成分についてのベクトルの方向に、予め定められたシンボルが配されるように当該シンボルの位相を調整する位相調整手段を更に備えることとしてもよい。

また、本発明の受信機は、送信機からの信号についてのオフセット成分を検出するオフセット検出手段と、前記オフセット成分に関する情報を前記送信機へ通知する通知手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の受信機は、前記オフセット検出手段が、予め定められたシンボルに対応する受信信号についての直流オフセット成分を検出するようにしてもよい。

また、本発明の受信機は、前記受信機は、前記送信機からの信号の復調によって生じる直流オフセット成分についてのベクトルの方向に、予め定められたシンボルが配されるように当該シンボルの位相を調整する位相調整手段を更に備えることとしてもよい。

また、本発明の送信機は、受信機における受信信号についてのオフセット成分を打ち消すための成分を送信信号に印加する印加手段を有することを特徴とする。

また、本発明の送信機は、前記印加手段が、予め定められたシンボルに対応する送信信号に、前記受信機における前記予め定められたシンボルに対応する受信信号についての直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加するようにしてもよい。

また前記印加手段が、複数の受信機からの前記直流オフセット成分の量の平均値を算出し、該平均値に対応する直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加するようにしてもよい。

本発明によれば、オフセット成分の補正が送信機側でなされるようになり、受信機側における負荷が軽減される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る通信システムについて説明する。図１は、通信システムを構成する受信機の構成を示す図である。図１に示す受信機は、ダイレクトコンバージョン方式の携帯電話機等であり、アンテナ１０、バンドパスフィルタ１１、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１２、復調器１３−１、１３−２、局発信号出力部１４−１、位相シフト部１４−２、ローパスフィルタ１５−１、１５−２、可変アンプ１６−１、１６−２、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１７−１、１７−２、受信ベースバンド処理部１８、当該受信ベースバンド処理部１８内のオフセット検出部１９により構成される。

図２は、通信システムを構成する送信機の構成を示す図である。図２に示す送信機は、送信ベースバンド処理部２０、当該送信ベースバンド処理部２０内のＤＣ（直流）印加部２１、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ２２−１、２２−２、アンプ２３−１、２３−２、ローパスフィルタ２４−１、２４−２、変調部２５−１、２５−２、局発信号出力部２６−１、位相シフト部２６−２、アンプ２７、バンドパスフィルタ２８、アンテナ２９により構成される。

まず、図１に示す受信機について説明する。アンテナ１０は、送信機から送信される信号を受信する。バンドパスフィルタ１１は、アンテナ１０によって受信された信号に含まれる雑音成分を除去し、所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。ローノイズアンプ１２は、バンドパスフィルタ１１を通過した信号を増幅し、復調器１３−１及び１３−２へ出力する。

局発信号出力部１４−１は、ローノイズアンプ１２から復調器１３−１及び１３−２に入力される信号の搬送波周波数と同一の周波数の局発信号を出力する。この局発信号は、復調器１３−２にそのまま入力されるとともに、位相シフト部１４−２によってπ／２だけ位相がシフトされた上で復調器１３−１に入力される。

復調器１３−１は、ローノイズアンプ１２からの信号と、位相シフト部１４−２によってπ／２だけ位相がシフトされた局発信号とのミキシングを行い、同相成分（Ｉ成分）のベースバンド信号をローパスフィルタ１５−１へ出力する。一方、復調器１３−２は、ローノイズアンプ１２からの信号と、局発信号とのミキシングを行い、直交成分（Ｑ成分）のベースバンド信号をローパスフィルタ１５−２へ出力する。

ローパスフィルタ１５−１は、入力したＩ成分のベースバンド信号のうち、所定の周波数帯域以下の信号のみを通過させる。同様に、ローパスフィルタ１５−２は、入力したＱ成分のベースバンド信号のうち、所定の周波数帯域以下の信号のみを通過させる。可変アンプ１６−１は、ローパスフィルタ１５−１を通過したＩ成分のベースバンド信号について振幅を所定レベルまで増幅させてＡ／Ｄコンバータ１７−１へ出力する。可変アンプ１６−２は、ローパスフィルタ１５−２を通過したＱ成分のベースバンド信号について振幅を所定レベルまで増幅させてＡ／Ｄコンバータ１７−２へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ１７−１は、可変アンプ１６−１からのＩ成分のベースバンド信号をデジタル信号に変換して、受信ベースバンド処理部１８へ出力する。同様に、Ａ／Ｄコンバータ１７−２は、可変アンプ１６−２からのＱ成分のベースバンド信号をデジタル信号に変換して、受信ベースバンド処理部１８へ出力する。

受信ベースバンド処理部１８は、Ｉ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号とを入力し、キャリア同期、シンボル同期等の復調に必要な処理を行うことによって受信データであるシンボルを復調して出力する。

ここで、Ｉ成分のベースバンド信号には、復調器１３−１において発生した直流オフセット成分が可変アンプ１６−１によって増幅されたものが含まれ、Ｑ成分のベースバンド信号には、復調器１３−２において発生した直流オフセット成分が可変アンプ１６−２によって増幅されたものが含まれている。受信ベースバンド処理部１８内のオフセット検出部１９は、復調器１３−１において発生した、予め定められた特定のシンボル（例えばシンボル００）に対応するＩ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分と、復調器１３−２において発生した、予め定められた特定のシンボルに対応するＱ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分とを検出し、これら直流オフセット成分の量を含んだオフセットデータを送信機へ送る。なお、オフセット検出部１９は、オフセットデータを、アンテナ１０を介して送信機へ送信してもよく、他の伝送路を介して送信するようにしてもよい。

次に、図２の送信機について説明する。送信ベースバンド処理部２０は、送信データであるシンボルを順次入力し、そのシンボルに対応する対応するＩ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号とを生成する。この際、送信ベースバンド処理部２０内のＤＣ印加部２１は、受信機からのオフセットデータを入力し、そのオフセットデータに含まれる直流オフセット成分の量に基づいて、予め定められた特定のシンボルに対応するＩ成分のベースバンド信号に対し、直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加するとともに、予め定められた特定のシンボルに対応するＱ成分のベースバンド信号に対し、直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加する。また、ＤＣ印加部２１は、オフセットデータ内の直流オフセット成分の量に基づいて、予め定められた特定のシンボル以外のシンボルに対応する直流オフセット成分の量を算出する。更に、ＤＣ印加部２１は、その直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を、予め定められた特定のシンボル以外のシンボルに対応するＩ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号とに印加する。直流成分が印加されたＩ成分のベースバンド信号は、Ｄ／Ａコンバータ２２−１へ出力され、直流成分が印加されたＱ成分のベースバンド信号は、Ｄ／Ａコンバータ２２−２へ出力される。

Ｄ／Ａコンバータ２２−１は、直流成分が印加されたＩ成分のベースバンド信号をアナログ信号に変換して、アンプ２３−１へ出力する。同様に、Ｄ／Ａコンバータ２２−２は、直流成分が印加されたＱ成分のベースバンド信号をアナログ信号に変換して、アンプ２３−２へ出力する。アンプ２３−１は、直流成分が印加されたＩ成分のベースバンド信号について振幅を所定レベルまで増幅させてローパスフィルタ２４−１へ出力する。同様に、アンプ２３−２は、直流成分が印加されたＱ成分のベースバンド信号について振幅を所定レベルまで増幅させてローパスフィルタ２４−２へ出力する。ローパスフィルタ２４−１は、入力した直流成分が印加されたＩ成分のベースバンド信号のうち、所定の周波数帯域以下の信号のみを変調器２５−１へ通過させる。同様に、ローパスフィルタ２４−２は、入力した直流成分が印加されたＱ成分のベースバンド信号のうち、所定の周波数帯域以下の信号のみを変調器２５−２へ通過させる。

局発信号出力部２６−１は、局発信号を出力する。この局発信号は、変調器２５−２にそのまま入力されるとともに、位相シフト部２６−２によってπ／２だけ位相がシフトされた上で変調器２５−１に入力される。

変調器２５−１は、ローパスフィルタ２４−１からの直流成分が印加されたＩ成分のベースバンド信号と、位相シフト部２６−２によってπ／２だけ位相がシフトされた局発信号とのミキシングを行い、直流成分が印加されたＩ成分のベースバンド信号に対応する所定の搬送波周波数の信号をアンプ２７へ出力する。一方、変調器２５−２は、ローパスフィルタ２４−２からの直流成分が印加されたＱ成分のベースバンド信号と、局発信号とのミキシングを行い、直流成分が印加されたＱ成分のベースバンド信号に対応する所定の搬送波周波数の信号をアンプ２７へ出力する。

アンプ２７は、変調器２５−１及び２５−２からの信号について振幅を所定レベルまで増幅させてバンドパスフィルタ２８へ出力する。バンドパスフィルタ２８は、アンプ２７によって増幅された信号に含まれる雑音成分を除去し、所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。アンテナ２９は、このバンドパスフィルタ２８を通過した信号を受信機へ向けて送信する。

受信機は、この信号を受信することになるが、上述したようにＩ成分及びＱ成分のベースバンド信号に、直流オフセット成分を打ち消すための直流成分が印加されているため、復調器１３−１及び１３−２で発生する直流オフセット成分は打ち消される。

図３は、送信機が送信する信号に対応するシンボルと、直流オフセット成分が発生する場合における受信機が受信する信号に対応するシンボルとの対応関係の一例を示す図である。送信機が図３（ａ）に示すように、ＱＰＳＫにおける各シンボル「００」、「０１」、「１１」、「１０」に対応する信号を送信する場合について考える。

この場合、受信機において、図３（ｂ）に示すように、予め定められた特定のシンボル「００」の方向に直流オフセット成分５０が発生すると、オフセット検出部１９は、そのシンボル「００」に対応する直流オフセット成分の量をオフセットデータとして送信機へ送る。送信機では、図３（ｃ）に示すように、ＤＣ印加部２１が、このオフセットデータに基づいて、予め定められた特定のシンボル「００」に対応するＩ成分及びＱ成分のベースバンド信号を送信する際に、直流オフセット成分５０を打ち消すための直流成分５１を印加する。なお、各シンボルに対応する直流オフセット成分の量は異なるが、シンボル「００」に対応する直流オフセット成分の量が定まれば、他のシンボル「０１」、「１１」、「１０」に対応する直流オフセット成分の量も必然的に定まる。従って、ＤＣ印加部２１は、シンボル「００」に対応する直流オフセット成分の量に基づいて、他のシンボル「０１」、「１１」、「１０」に対応する直流オフセット成分の量についても算出し、これらシンボル「０１」、「１１」、「１０」に対応するＩ成分及びＱ成分のベースバンド信号を送信する際に、それぞれに対応する直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加する。

このように、本実施形態の通信システムでは、受信機内のオフセット検出部１９が、復調器１３−１において発生した、Ｉ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分と、復調器１３−２において発生した、Ｑ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分とを検出し、これら直流オフセット成分の量を含んだオフセットデータを送信機へ送る。一方、送信機内のＤＣ印加部２１は、このオフセットデータに基づいて、直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を、Ｉ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号とに印加する。すなわち、直流オフセット成分の補正が送信機側でなされるようになり、受信機側における負荷が軽減される。特に、携帯電話機等では、このような負荷の軽減は、小型化及び低廉化を促進させるものとなる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、上述した直流オフセット成分を打ち消す処理においてもなお、直流オフセット成分が残る場合には、再度、受信ベースバンド処理部１８内のオフセット検出部１９が、復調器１３−１において発生した、Ｉ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分と、復調器１３−２において発生した、Ｑ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分とを検出して、オフセットデータを送信機へ送る処理と、送信機の送信ベースバンド処理部２０内のＤＣ印加部２１が、この受信機からのオフセットデータに基づいて、Ｉ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号のそれぞれについて、直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加する処理とが繰り返されることによって、復調器１３−１及び１３−２で発生する直流オフセット成分を打ち消すことが可能となる。この場合、受信ベースバンド処理部１８内のオフセット検出部１９による直流オフセット成分の検出周期は、受信機の負荷等に応じて可変とすることが望ましい。

また、送信機におけるＤＣ印加部２１は、受信機との通信終了時に内蔵するメモリ（図示せず）に当該受信機からのオフセットデータを保持しておき、再度通信が開始された場合には、その保持しているオフセットデータに基づいて、直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を、Ｉ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号とに印加するようにしてもよい。

また、送信機が複数の受信機との間で通信を行う場合には、受信機におけるオフセット検出部１９が、当該受信機の識別情報をオフセットデータに含ませて送信機へ送るようにすればよい。これにより、送信機におけるＤＣ印加部２１は、通信相手の受信機毎に、その受信機からのオフセットデータに含まれる直流オフセット成分の量に基づいて、Ｉ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号に対して直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加することができる。

また、ブロードキャスト等、送信機から複数の受信機に対して同時に送信が行われる場合には、各受信機におけるオフセット検出部１９は、キャリア同期、シンボル同期等によって、受信機間で予め定められた特定のシンボル（例えばシンボル００）に対応するＩ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分と、Ｑ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分とを検出し、これら直流オフセット成分の量を含んだオフセットデータを送信機へ送る。

送信機におけるＤＣ印加部２１は、各受信機からのオフセットデータを取得し、Ｉ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分の量の平均値と、Ｑ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分の量の平均値とを算出する。更に、ＤＣ印加部２１は、Ｉ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分の量の平均値に対応する直流オフセット成分を打ち消すための直流成分をＩ成分のベースバンド信号に印加するとともに、Ｑ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分の量の平均値に対応する直流オフセット成分を打ち消すための直流成分をＱ成分のベースバンド信号に印加する。これにより、各受信機における直流オフセット成分の量を考慮した適切な直流成分の印加が可能となる。

なお、送信機のＤＣ印加部２１で、各受信機からのオフセットデータを取得し、Ｉ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分の量の平均値と、Ｑ成分のベースバンド信号に含まれる直流オフセット成分の平均値とを算出するにあたり、受信機側では以下のような処理を予め行うようにすることが望ましい。

すなわち、受信機の受信ベースバンド処理部１８では、Ｉ成分のベースバンド信号とＱ成分のベースバンド信号とを入力して、キャリア同期等の復調に必要な処理を行うが、この場合、受信ベースバンド処理部１８においては、直流オフセット成分５０（図３の｛ｂ｝参照）のベクトルの方向に、予め定められた特定のシンボル（例えば「００」）が配されるように当該シンボルの位相を調整するようにする。そして、このようなシンボルの位相調整を、複数の受信機がそれぞれ行うことによって、複数の受信機において、予め定められた特定のシンボルに対応する直流オフセット成分５０のベクトルの方向を統一させることが可能になる。したがって、送信機で直流オフセット成分の量の平均値を算出した場合には、この平均値を使って各受信機における直流オフセット成分の量を考慮した適切な直流成分の印加が可能となる。

また、本発明の上記実施形態では、受信機における受信信号の復調によって生じる直流オフセット成分の補正を送信機側で行うようにしたが、本発明では、これに限らず、例えば、受信機における受信信号の周波数オフセット成分を、周波数オフセット検出回路（図示せず）で検出して、検出した周波数オフセット成分に関する情報を送信機側へ送信し、送信機側で、送信信号に対して、この周波数オフセット成分を打ち消すための成分を印加するようにしても良い。

以上、説明したように、本発明に係る通信システム、受信機及び送信機は、受信機側における負荷を軽減したオフセット成分の補正が可能であり、通信システム等として有用である。

受信機の構成図である。 送信機の構成を示す図である。 送信機が送信する信号に対応するシンボルと、直流オフセット成分が発生する場合における受信機が受信する信号に対応するシンボルとの対応関係の一例を示す図である。

符号の説明

１０，２９ アンテナ、１１，２８ バンドパスフィルタ、１２ ローノイズアンプ、１３−１，１３−２ 復調器、１４−１，２６−１ 局発信号出力部、１４−２，２６−２ 位相シフト部、１５−１，１５−２ ２４−１，２４−２ ローパスフィルタ、１６−１，１６−２ 可変アンプ、１７−１，１７−２ Ａ／Ｄコンバータ、１８ 受信ベースバンド処理部、１９ オフセット検出部、２０ 送信ベースバンド処理部、２１ ＤＣ印加部、２２−１，２２−２ Ｄ／Ａコンバータ、２３−１，２３−２，２７ アンプ、２５−１，２５−２ 変調部。

Claims (10)

1. 送信機及び受信機を有する通信システムであって、
   前記受信機は、
   受信信号についてのオフセット成分を検出するオフセット検出手段と、
   前記オフセット成分に関する情報を前記送信機へ通知する通知手段とを有し、
   前記送信機は、
   前記オフセット成分に関する情報に基づいて、送信信号に前記オフセット成分を打ち消すための成分を印加する印加手段を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記オフセット検出手段は、予め定められたシンボルに対応する受信信号についての直流オフセット成分を検出し、
   前記印加手段は、前記予め定められたシンボルに対応する送信信号に前記直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記印加手段は、複数の受信機からの前記直流オフセット成分の量の平均値を算出し、該平均値に対応する直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記受信機は、前記送信機からの信号の復調によって生じる直流オフセット成分についてのベクトルの方向に、予め定められたシンボルが配されるように当該シンボルの位相を調整する位相調整手段を更に備える、ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかの請求項に記載の通信システム。
5. 送信機からの信号についてのオフセット成分を検出するオフセット検出手段と、
   前記オフセット成分に関する情報を前記送信機へ通知する通知手段とを有することを特徴とする受信機。
6. 前記オフセット検出手段は、予め定められたシンボルに対応する受信信号についての直流オフセット成分を検出することを特徴とする請求項５に記載の受信機。
7. 請求項５に記載の受信機において、
   前記受信機は、前記送信機からの信号の復調によって生じる直流オフセット成分についてのベクトルの方向に、予め定められたシンボルが配されるように当該シンボルの位相を調整する位相調整手段を更に備える、ことを特徴とする受信機。
8. 受信機における受信信号についてのオフセット成分を打ち消すための成分を送信信号に印加する印加手段を有することを特徴とする送信機。
9. 前記印加手段は、予め定められたシンボルに対応する送信信号に、前記受信機における前記予め定められたシンボルに対応する受信信号についての直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加することを特徴とする請求項８に記載の送信機。
10. 前記印加手段は、複数の受信機からの前記直流オフセット成分の量の平均値を算出し、該平均値に対応する直流オフセット成分を打ち消すための直流成分を印加することを特徴とする請求項９に記載の送信機。
    

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