JP2008160327A - Receiver and receiving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無線周波数信号にローカル信号を混合して中間周波数信号を生成する受信装置に関する。 The present invention relates to a receiving apparatus that generates an intermediate frequency signal by mixing a local signal with a radio frequency signal.
図4は一般的な受信回路の一部の構成を示す図である。アンテナを介して受信したRF(無線周波数)信号はBPF101、アンプ102及びBPF103を介して発振器104から出力されるローカル信号とともにミキサ105へ供給されIF(中間周波数)信号に変換される(特許文献1参照)。
受信回路の性能評価項目の一つにフェーズノイズブロッキング特性がある。強力な近接信号を受信した場合、受信機のサイドバンドノイズが上昇し、弱い信号がそのノイズによってブロックされるが、この上昇したノイズのレベルを示すのがフェーズノイズブロッキング特性である。以下、フェーズノイズブロッキングが発生する要因について説明する。 One of the performance evaluation items of the receiving circuit is a phase noise blocking characteristic. When a strong proximity signal is received, the sideband noise of the receiver increases, and a weak signal is blocked by the noise. The level of the increased noise is a phase noise blocking characteristic. Hereinafter, factors that cause phase noise blocking will be described.
図5は受信信号の近傍特性を示す図であり、縦軸は出力レベル、横軸は周波数を示している。図中、f0はローカル信号の中心周波数を示しているが、中心周波数f0よりΔfだけ離れた離調周波数f0-Δfにもフェーズノイズにより電力成分が存在し、この電力成分がミキサへ入力され、ミキサの出力に電力成分が発生する。この電力成分がフェーズノイズブロッキングとなる。 FIG. 5 is a diagram showing the proximity characteristics of the received signal, where the vertical axis indicates the output level and the horizontal axis indicates the frequency. In the figure, f0 indicates the center frequency of the local signal, but there is also a power component due to phase noise at the detuning frequency f0-Δf that is separated from the center frequency f0 by Δf, and this power component is input to the mixer. A power component is generated at the output of the mixer. This power component is phase noise blocking.
図6はミキサの出力特性を示す図であり、縦軸は変換利得を示し、横軸はローカル信号のレベルを示している。図示特性のミキサの場合、入力ローカルレベルが0[dBm]を超えたあたりから、変換利得の特性は飽和する。素子ばらつきや温度特性を考慮すると、+2〜+5[dBm]程度で使用することが好ましい。一般的に、ローカル信号レベルは変換利得や線形性から最適な値へ設定するが、図5に示すように、あるレベル以下になると変換利得が大きく低下し、動作が不安定となるから、変換利得が充分に飽和するレベルの信号をミキサへ入力する必要がある。 FIG. 6 is a diagram showing the output characteristics of the mixer. The vertical axis shows the conversion gain, and the horizontal axis shows the level of the local signal. In the case of the illustrated mixer, the conversion gain characteristic saturates when the input local level exceeds 0 [dBm]. In consideration of element variation and temperature characteristics, it is preferable to use at about +2 to +5 [dBm]. Generally, the local signal level is set to an optimum value from the conversion gain and linearity. However, as shown in FIG. 5, the conversion gain is greatly reduced and becomes unstable when the level is below a certain level. It is necessary to input a signal having a level at which the gain is sufficiently saturated to the mixer.
RF信号(周波数A[MHz])及びローカル信号(周波数B[MHz])が供給されることにより、ミキサには2つの周波数成分(A-B=C[MHz]、A+B=D[MHz])が発生する。周波数成分C又はDを後段の狭帯域フィルタで選択し、希望周波数である中間周波数として後段の回路に供給する。以降、周波数成分Cを中間周波数とする。図5に示した離調周波数f0-Δfの電力成分により周波数成分Cが生成されると、ノイズ成分となり妨害を発生させる。ΔfをEとすると、A+E-B-E=C[MHz]の関係が成り立ち、周波数成分Cが発生する。周波数A+Eがブロッキングを発生させる妨害周波数となる。Eはシステムの帯域内に存在する全ての周波数と考えなければならず、ブロッキング特性は受信信号の品質を決める非常に重要な要素となる。 By supplying the RF signal (frequency A [MHz]) and the local signal (frequency B [MHz]), the mixer has two frequency components (A−B = C [MHz], A + B = D [MHz]). Will occur. The frequency component C or D is selected by the downstream narrowband filter and supplied to the downstream circuit as an intermediate frequency which is a desired frequency. Hereinafter, the frequency component C is set as an intermediate frequency. When the frequency component C is generated by the power component of the detuning frequency f0-Δf shown in FIG. 5, it becomes a noise component and generates interference. When Δf is E, a relationship of A + E−B−E = C [MHz] is established, and a frequency component C is generated. The frequency A + E is an interference frequency that causes blocking. E must be considered as all frequencies existing in the band of the system, and the blocking characteristic is a very important factor that determines the quality of the received signal.
一般的に、ローカル信号は、図6に示すように変換利得が充分に飽和し、温度等により変換利得が変化しない充分なレベルに設定してミキサに入力される。ローカル信号のレベルが高ければ、低いレベルの信号を受信することができるが、受信状態が良ければ、ローカル信号のレベルを下げても充分な特性を確保できる(図7参照)。ローカル信号のレベルを下げることで、中心周波数f0のレベルは下がるが、離調周波数f0-Δfのレベルも下がるため、ブロッキングにより発生するフェーズノイズが減少する。 In general, as shown in FIG. 6, the local signal is input to the mixer after the conversion gain is sufficiently saturated and the conversion gain does not change due to temperature or the like. If the level of the local signal is high, a low level signal can be received, but if the reception state is good, sufficient characteristics can be secured even if the level of the local signal is lowered (see FIG. 7). By lowering the level of the local signal, the level of the center frequency f0 is lowered, but the level of the detuning frequency f0-Δf is also lowered, so that phase noise generated by blocking is reduced.
図6に示す特性のミキサを例にすると、標準入力レベルを+5[dBm]として設定した場合、ローカル信号レベルを5[dBm]低下させた0[dBm]までは変換利得の低下は見られないから、ローカル信号レベルを5[dBm]を低下させたことによる主信号の影響はないと考えることができる。ローカル信号レベルが-10[dBm]の場合、変換利得は低下するから、ローカル信号レベルを下げることによりミキサから出力されるフェーズノイズによる電力成分を減らすことができる。 Taking the mixer having the characteristics shown in FIG. 6 as an example, when the standard input level is set to +5 [dBm], the conversion gain does not decrease until 0 [dBm], which is a local signal level decreased by 5 [dBm]. Therefore, it can be considered that there is no influence of the main signal due to the local signal level being lowered by 5 [dBm]. When the local signal level is −10 [dBm], the conversion gain decreases. Therefore, the power component due to the phase noise output from the mixer can be reduced by reducing the local signal level.
図7はフェーズノイズ特性を示しており、縦軸は入力レベル、横軸は周波数を示している。ローカル信号の中心周波数f0からΔf離れた離調周波数f0-Δfに着目すると、PLL、VCOの特性より、C/N分の減衰が期待される為、ミキサの変換利得は飽和レベルから充分低下し、減衰域に達している。その為、ローカル信号レベルを5[dBm]下げれば、5[dBm]分の変換利得が低下すると考えることができる。以上の特性から、ローカル信号レベルを5[dBm]下げても、主信号のミキサの出力レベルを維持したまま、離調周波数における出力レベルを低下させることができる。 FIG. 7 shows phase noise characteristics, where the vertical axis indicates the input level and the horizontal axis indicates the frequency. When attention is paid to the detuning frequency f0-Δf that is Δf away from the center frequency f0 of the local signal, attenuation of C / N is expected from the characteristics of the PLL and VCO, so the conversion gain of the mixer is sufficiently lowered from the saturation level. The attenuation range has been reached. Therefore, it can be considered that if the local signal level is lowered by 5 [dBm], the conversion gain corresponding to 5 [dBm] is lowered. From the above characteristics, even when the local signal level is lowered by 5 [dBm], the output level at the detuning frequency can be lowered while maintaining the output level of the main signal mixer.
また、フェーズノイズブロッキングを改善する方法として、VCO、PLL、BPFに着目することも考えられる。しかし、フェーズノイズ特性は、VCO、PLLの特性から限界がある。また、昨今、PLLには高速ロックアップが要求され、ループ帯域幅を広げる必要があるが、ループ帯域幅を広くすると、離調周波数に対してフェーズノイズを改善することができない。さらに、狭帯域のBPFの特性にも限界がある。 Further, as a method for improving phase noise blocking, attention may be paid to VCO, PLL, and BPF. However, the phase noise characteristic is limited due to the characteristics of the VCO and PLL. In recent years, a high-speed lockup is required for the PLL, and it is necessary to widen the loop bandwidth. However, if the loop bandwidth is widened, the phase noise cannot be improved with respect to the detuning frequency. Furthermore, there is a limit to the characteristics of the narrow band BPF.
本発明は、無線周波数信号にローカル信号を混合して中間周波数信号を生成する受信装置において、受信信号の強度に基づいて前記ローカル信号のレベルを制御する制御手段を備える。また、本発明は、無線周波数信号にローカル信号を混合して中間周波数信号を生成する受信方法において、受信信号の強度に基づいて前記ローカル信号のレベルを制御する制御ステップを備える。この構成によれば、ローカル信号のレベルを受信信号の強度を考慮して可変することで、中間周波数のC/N特性を低下させることなくフェーズノイズを下げることが可能となり、フェーズノイズブロッキング特性を改善することができる。 The present invention provides a receiving device that generates an intermediate frequency signal by mixing a local signal with a radio frequency signal, and includes control means for controlling the level of the local signal based on the strength of the received signal. The present invention further comprises a control step of controlling the level of the local signal based on the strength of the received signal in a receiving method for generating an intermediate frequency signal by mixing a local signal with a radio frequency signal. According to this configuration, it is possible to reduce the phase noise without reducing the C / N characteristic of the intermediate frequency by changing the level of the local signal in consideration of the strength of the received signal, and the phase noise blocking characteristic is improved. Can be improved.
具体的には、変調方式毎に中間周波数信号に要求される信号品質を得るために必要な所定の受信信号の強度と、受信した中間周波数信号の受信信号の強度とを比較し、前記受信した中間周波数信号の受信信号の強度が前記所定の受信信号の強度より大きい場合、前記受信した中間周波数信号の受信信号の強度が前記所定の受信信号の強度に近づくように前記ローカル信号のレベルを制御する。 Specifically, the intensity of a predetermined received signal necessary for obtaining the signal quality required for the intermediate frequency signal for each modulation method is compared with the intensity of the received signal of the received intermediate frequency signal. When the intensity of the received signal of the intermediate frequency signal is greater than the intensity of the predetermined received signal, the level of the local signal is controlled so that the intensity of the received signal of the received intermediate frequency signal approaches the intensity of the predetermined received signal To do.
本発明において、前記ローカル信号のレベルをアンプの増幅利得により制御するか、または前記ローカル信号のレベルをアッテネータの減衰利得により制御することができる。 In the present invention, the level of the local signal can be controlled by the amplification gain of the amplifier, or the level of the local signal can be controlled by the attenuation gain of the attenuator.
図1は本発明の実施形態に係る受信装置の構成を示す図である。受信信号はBPF101、アンプ102及びBPF103を介して発振器104の出力とともにミキサ105へ供給される。発振器104の出力は可変利得アンプ105で増幅され、BPF106で帯域制限された後、ミキサ105へ供給される。ミキサ105の出力はBPF107を介してアンプ108で増幅された後、発振器109の出力とともにミキサ110に供給される。発振器109の出力はアンプ111で増幅された後、BPF112を介してミキサ110に供給される。ミキサ110の出力はアンプ113及びBPF114を介して可変利得アンプ115で増幅された後、復調部116で復調される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention. The received signal is supplied to the
制御部117は復調部116で検出したIF信号のRSSI(受信信号強度表示信号)に基づいて可変利得アンプ105の増幅利得を制御し、ローカル信号のレベルを制御する。具体的には、検出したRSSIが予め設定した閾値(所定RSSI)より大きい場合は、受信状態がよいと判断して、RSSIが閾値に等しくなるまで入力レベルを下げる。閾値はIF信号に要求されるC/Nを得るために必要な値を示しており、C/Nは変調方式毎に異なるから、閾値は変調方式毎に設定される(表1参照)。
The
図2は変調方式毎のBER特性を示しており、縦軸はBER、横軸はC/N(理論値)を示している。例えば、64QAMでの通信を行う際に、BER(ビット誤り率)=0.001%を実現するには、理論上では26dBのC/Nが必要となる。変調クラスが上がるにつれて所要C/Nは高くなる。従って、変調クラスに応じたC/Nが得られるように閾値を設定する。なお、表1に示した閾値は、受信信号通過帯域300[kHz]、受信機NF3.0[dB]、27℃の条件下での雑音レベル−116.06[dBm]の受信機を用い、BER=0.001%のポイントを基準として設定される値を示している。 FIG. 2 shows BER characteristics for each modulation method, where the vertical axis indicates BER and the horizontal axis indicates C / N (theoretical value). For example, in order to achieve BER (bit error rate) = 0.001% when performing communication with 64QAM, a C / N of 26 dB is theoretically required. The required C / N increases as the modulation class increases. Accordingly, the threshold is set so that C / N corresponding to the modulation class is obtained. In addition, the threshold value shown in Table 1 uses a receiver having a received signal passband of 300 [kHz], a receiver NF of 3.0 [dB], and a noise level of −116.06 [dBm] under the condition of 27 ° C. A value set with reference to a point of BER = 0.001% is shown.
図3は制御部117の処理の流れを示す図である。まず、受信信号の変調方式を検出し(S101)、変調方式毎にRSSIの閾値を決定する(S102)。その後、受信信号のRSSIを検出し(S103)、受信信号のRSSIと変調方式毎に決定した閾値とを比較する(S104)。受信信号のRSSIが変調方式毎に決定した閾値以上である場合は(S104:Yes)、ローカル信号のレベルを低くするように制御し(S105)、それ以外の場合は(S104:No)、ローカル信号のレベルを保持する(S106)。
FIG. 3 is a diagram showing a flow of processing of the
上記実施形態によれば、ローカル信号のレベルをRSSIを考慮して可変することで、IF信号のC/N特性を低下させることなくフェーズノイズを下げることが可能となり、フェーズノイズブロッキング特性を改善することができる。また、VCO、PLL、BPFによりフェーズノイズを改善する場合に比べて、低コストでフェーズノイズを改善することができる。 According to the above embodiment, by changing the level of the local signal in consideration of RSSI, it becomes possible to reduce the phase noise without lowering the C / N characteristic of the IF signal, thereby improving the phase noise blocking characteristic. be able to. In addition, the phase noise can be improved at a lower cost compared to the case where the phase noise is improved by VCO, PLL, and BPF.
100 受信装置
101、103、107、114 BPF
102、108、113 アンプ
104、109 発振器
105 可変利得アンプ
105、110 ミキサ
115 アンプ
116 復調部
117 制御部
100
102, 108, 113
Claims (7)
前記受信した中間周波数信号の受信信号の強度が前記所定の受信信号の強度に近づくように前記ローカル信号のレベルを制御するステップとを含む請求項6記載の受信方法。 The control step compares the intensity of a predetermined received signal necessary for obtaining the signal quality required for the intermediate frequency signal for each modulation method and the intensity of the received signal of the received intermediate frequency signal; When the received signal strength of the received intermediate frequency signal is greater than the predetermined received signal strength,
The reception method according to claim 6, further comprising: controlling a level of the local signal so that a received signal intensity of the received intermediate frequency signal approaches an intensity of the predetermined received signal.
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JP2011515967A (en) * | 2008-03-20 | 2011-05-19 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Reduced power consumption receiver |
US8599938B2 (en) | 2007-09-14 | 2013-12-03 | Qualcomm Incorporated | Linear and polar dual mode transmitter circuit |
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