JP2008193442A

JP2008193442A - Radio receiver, and radio receiving method

Info

Publication number: JP2008193442A
Application number: JP2007026230A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamazaki; 彰山崎
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio receiver and a radio receiving method capable of surely amplifying a desired signal by suppressing the increase of power consumption in an RF front end part. <P>SOLUTION: The radio receiver for receiving a radio signal of a broadband together with an interference wave that fluctuates with lapse of time has a low noise amplifier (LNA) 3 for amplifying the radio signal in an RF signal band, a mixer 4 for converting an output signal of the low noise amplifier (LNA) 3 into a baseband signal, a lowpass filter (LPF) 6 for extracting only the desired signal by eliminating a frequency component of the interference wave from the baseband signal, received signal strength indicating circuits (RSSI circuits) 9 and 10 for respectively detecting the field strength of an input signal and the field strength of an output signal in the lowpass filter 6, a subtractor 11 for comparing the two field strengths, and a DC-DC converter 12 for controlling power consumption in the low noise amplifier (LNA) 3 in accordance with fluctuations of relative strength of the interference wave to the desired signal. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、妨害波を含む広帯域の無線信号を受信する無線受信装置および無線受信方法に関し、とくに希望信号に強度が経時的に変動する妨害波が含まれる場合の受信性能を改善した無線受信装置および無線受信方法に関する。 The present invention relates to a radio reception apparatus and radio reception method for receiving a wideband radio signal including an interference wave, and more particularly, to a radio reception apparatus having improved reception performance when an interference wave whose intensity varies with time is included in a desired signal. And a wireless reception method.

一般にデジタルテレビジョン放送などのデジタル放送では、広帯域（５００ＭＨｚ〜数ＧＨｚ）の無線信号を使って、音声および映像データを１ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して伝送するＵＷＢ（Ultra−Wide Band）通信方式が採用されている。ＵＷＢ通信方式の無線信号を受信する無線受信装置は、それぞれの周波数帯に送信されるデータがノイズ程度の強さしか持たないため、同じ周波数帯を使う無線機器と混信することがなく、消費電力も少ない利点があり、位置測定、レーダー、無線通信の３つの機能を合わせ持つなど、極めて独特な無線応用技術である。 In general, in digital broadcasting such as digital television broadcasting, UWB (Ultra-Wide Band) that spreads and transmits audio and video data in an extremely wide frequency band of about 1 GHz using a wideband (500 MHz to several GHz) radio signal. A communication method is adopted. A wireless receiver that receives a wireless signal of the UWB communication system has no interference with wireless devices using the same frequency band because the data transmitted in each frequency band has only a noise level. This is a very unique wireless application technology that combines the three functions of position measurement, radar, and wireless communication.

図８は、一般的な無線信号の受信機を示すブロック図である。
アンテナ１では、広帯域の無線信号が受信される。受信した無線信号は、たとえば送信された放送信号（希望信号）に対して強度が経時的に変動する妨害波を含んでいて、アンテナ１から帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）２を通して必要な帯域が選択され、それらがともに低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier、以下、ＬＮＡという。）３に入力される。ＬＮＡ３は、雑音指数（ＮＦ：Noise Figure）が低く設定でき、受信した微弱信号を増幅して、ミキサ４に出力する。 FIG. 8 is a block diagram showing a general radio signal receiver.
The antenna 1 receives a broadband wireless signal. The received radio signal includes, for example, an interference wave whose intensity varies with time with respect to the transmitted broadcast signal (desired signal), and is necessary from the antenna 1 through a band pass filter (BPF) 2. Bands are selected, and both are input to a low noise amplifier (LNA) 3. The LNA 3 can set a low noise figure (NF: Noise Figure), amplifies the received weak signal, and outputs it to the mixer 4.

ミキサ４には、選局に応じてＰＬＬ発振器５で生成された局部発振信号が供給されている。ここでは、ＲＦ（Radio Frequency）帯域の無線信号をベースバンド信号の周波数帯域へ変換するダウンコンバートが行われ、所定のベースバンド信号がローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）６に出力される。 The mixer 4 is supplied with a local oscillation signal generated by the PLL oscillator 5 according to the channel selection. Here, down-conversion is performed to convert a radio signal in an RF (Radio Frequency) band into a frequency band of a baseband signal, and a predetermined baseband signal is output to a low pass filter (LPF: Low Pass Filter) 6.

ローパスフィルタ６は、変換されたベースバンド信号から必要なチャネルの信号を選択する抽出手段として設けられており、その後段には、抽出された信号に対して増幅率を変更できる可変増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amplifier）７、およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）８が接続されている。したがって、可変増幅器７で希望信号の信号振幅が調節され、アナログデジタル変換器８で所定の信号処理を行うことによって、所望するデジタル放送信号などが再現できる。 The low-pass filter 6 is provided as an extraction unit that selects a signal of a necessary channel from the converted baseband signal, and a variable amplifier (VGA) that can change an amplification factor with respect to the extracted signal is provided at the subsequent stage. A variable gain amplifier (ADC) 7 and an analog to digital converter (ADC) 8 are connected. Therefore, the signal amplitude of the desired signal is adjusted by the variable amplifier 7, and the desired digital broadcast signal or the like can be reproduced by performing predetermined signal processing by the analog-digital converter 8.

この種の受信機では、テレビジョン放送信号のような場合に生じる妨害波と同様に、伝送路の影響によって、受信装置で受信を希望する希望信号以外の信号（非希望信号）の受信電力が希望信号に比べて大幅に大きくなってしまうことがある。そのため、非希望信号の受信電力が希望信号の受信電力よりも大幅に大きい場合であっても、あるいは通常値の場合であっても、必要な希望信号を得ることが可能な増幅器を設けることで対応しなければならない。しかし、このような増幅器は、増幅器の線形性（リニアリティ）と低い雑音指数を確保するために、高い電源電圧が必要となるため、その消費電力が増大してしまう。 In this type of receiver, the reception power of signals other than desired signals (undesired signals) desired to be received by the receiving device is affected by the influence of the transmission path, as in the case of interference waves generated in the case of television broadcast signals. It may be significantly larger than the desired signal. Therefore, it is possible to provide an amplifier capable of obtaining a necessary desired signal even when the received power of the undesired signal is significantly larger than the received power of the desired signal or even when it is a normal value. Must respond. However, since such an amplifier requires a high power supply voltage in order to ensure the linearity of the amplifier and a low noise figure, its power consumption increases.

そこで、消費電力の増大を招くことなく、必要な希望信号を適切に得ることができる受信装置が必要になる（たとえば、特許文献１参照）。ここでは、非希望信号（妨害波）が大きいとＬＮＡ１０１を外し、その代わりに増幅器１１４，１１５を通すことにして、希望信号に対するトータルの増幅率を確保するものが記載されている。その場合、ゲイン制御信号増幅器であるＧＣＡ（Gain Control Amplifier）１０３，１０５による増幅は、希望信号と非希望信号を合わせた信号が歪まないレベルに抑えられるので、希望信号に対する増幅率は低いものになっている。その分、ＬＰＦ１１０，１１１を通した後の、非希望信号を除去した信号を増幅器１１４，１１５に通すことにより希望信号に対する増幅率を補っている。 Therefore, a receiving apparatus that can appropriately obtain a desired signal without causing an increase in power consumption is required (see, for example, Patent Document 1). Here, it is described that the LNA 101 is removed when an undesired signal (interfering wave) is large, and the amplifiers 114 and 115 are passed instead to ensure the total amplification factor for the desired signal. In that case, amplification by gain control signal amplifiers GCA (Gain Control Amplifiers) 103 and 105 is suppressed to a level that does not distort the combined signal of the desired signal and the undesired signal, so that the amplification factor for the desired signal is low. It has become. Accordingly, the amplification factor for the desired signal is compensated by passing the signal from the undesired signal after passing through the LPFs 110 and 111 to the amplifiers 114 and 115.

ところで、ＬＰＦ１１０，１１１を通る前の信号はＬＮＡ１０１を使わずに増幅しているので、希望信号のＳ／Ｎ比もしくはＣ／Ｎ比は悪いものにならざるを得ないという問題がある。これは、特許文献１の段落番号［００１１］に記載されているように、ＬＮＡに高い電源電圧を与えることが好ましくないとの判断から受信システムが構成されていることに起因している。なお、上述の符号は特許文献１の図１に記されているものである。 By the way, since the signal before passing through the LPFs 110 and 111 is amplified without using the LNA 101, there is a problem that the S / N ratio or C / N ratio of the desired signal must be poor. This is because, as described in paragraph [0011] of Patent Document 1, the reception system is configured based on the determination that it is not preferable to apply a high power supply voltage to the LNA. In addition, the above-mentioned code | symbol is described in FIG.

したがって、一般的な無線通信機においては、受信する帯域の信号を妨害波からブロックされることを防ぐために、アンテナ１とＬＮＡ３の間に帯域通過フィルタ２を設ける必要があった。
特開２００６−１１５３４５号公報（段落番号［００１１］，［００２６］〜［０１０３］、および図１、図２） Therefore, in a general wireless communication device, it is necessary to provide a band-pass filter 2 between the antenna 1 and the LNA 3 in order to prevent a received band signal from being blocked from an interference wave.
JP 2006-115345 A (paragraph numbers [0011], [0026] to [0103], and FIGS. 1 and 2)

このように、従来の狭帯域の無線信号を扱う無線受信装置、たとえばＩＥＥＥ．８０２．１１ａで規定されているような５ＧＨｚ帯で１００ＭＨｚ幅の無線信号などでは、図８に示すような帯域通過フィルタ２を用いることが一般的であった。ところが、上述したＵＷＢ通信方式のように広帯域の信号を受信する受信機、たとえば「ＷｉＭｅｄｉａ−ＭＢＯＡ」が規定するバンドグループ１の無線通信方式のものでは、３９６０ＭＨｚを中心にして約１．５ＧＨｚ幅で広帯域の無線信号を受信しなければならない。したがって、そのような広帯域の無線信号を選択するための帯域通過フィルタを構成することは極めて難しいという問題があった。 As described above, a conventional wireless receiving apparatus that handles a narrow-band wireless signal, for example, IEEE. For a radio signal having a bandwidth of 100 MHz in a 5 GHz band as defined in 802.11a, it is common to use a band pass filter 2 as shown in FIG. However, a receiver that receives a wideband signal like the UWB communication system described above, for example, a wireless communication system of band group 1 defined by “WiMedia-MBOA”, has a width of about 1.5 GHz centering on 3960 MHz. A broadband wireless signal must be received. Therefore, there is a problem that it is extremely difficult to configure a band pass filter for selecting such a broadband wireless signal.

また、妨害波の周波数が特定できれば、ＬＮＡの前段にノッチフィルタを設置することによって、妨害波を減衰することも考えられる。ところが、たとえば５ＧＨｚの無線ＬＡＮなど、想定される妨害波のすべての周波数に対応するためには、妨害波の周波数帯それぞれに対応するノッチフィルタを設置する必要があるので、現実的な方策ではない。しかも、無線受信機のフロントエンド部分にノッチフィルタを設置すれば、ＬＮＡの前段における受信信号にノイズが付加されるため、一般的な受信システムとしては好ましくない。 Further, if the frequency of the interference wave can be specified, it may be possible to attenuate the interference wave by installing a notch filter in front of the LNA. However, since it is necessary to install notch filters corresponding to each frequency band of the disturbing wave in order to cope with all the frequencies of the assumed disturbing wave such as a 5 GHz wireless LAN, it is not a practical measure. . Moreover, if a notch filter is installed in the front end portion of the radio receiver, noise is added to the reception signal in the previous stage of the LNA, which is not preferable as a general reception system.

さらに、通常の無線受信装置ではノイズによる希望信号のブロッキングを防ぐために、高い周波数帯域まで線形動作する領域が設定されたＬＮＡが用いられ、しかもその線形性を向上させるためにプロセスにおいて用いることのできる最も高い電源電圧が使用されている。そのため、無線受信装置のＲＦフロントエンド部分における消費電力が大きくなるという問題が生じていた。 Furthermore, in order to prevent blocking of a desired signal due to noise in an ordinary radio receiving apparatus, an LNA in which a region for linear operation up to a high frequency band is set is used, and can be used in a process to improve the linearity. The highest supply voltage is used. For this reason, there has been a problem that the power consumption in the RF front end portion of the radio receiving apparatus becomes large.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ＲＦフロントエンド部分での消費電力の増大を抑えて、希望信号を確実に増幅できる無線受信装置および無線受信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a radio reception apparatus and a radio reception method capable of reliably amplifying a desired signal while suppressing an increase in power consumption in the RF front end portion. And

本発明では、上記問題を解決するために、広帯域の無線信号を強度が経時的に変動する妨害波とともに受信する無線受信装置において、前記無線信号をＲＦ信号帯域で増幅する増幅手段と、前記増幅手段の出力信号をベースバンド信号に変換する変換手段と、前記ベースバンド信号から前記妨害波の周波数成分を除去して希望信号だけを抽出する抽出手段と、前記抽出手段における入力信号の電界強度および出力信号の電界強度をそれぞれ検出する検出手段と、前記２つの電界強度を比較することにより、前記妨害波の前記希望信号に対する相対的な強度の変動に応じて前記増幅手段における消費電力を制御する電力制御手段と、を有することを特徴とする無線受信装置が提供される。 In the present invention, in order to solve the above-described problem, in a radio reception apparatus that receives a wideband radio signal together with an interference wave whose intensity varies with time, an amplification unit that amplifies the radio signal in an RF signal band, and the amplification Conversion means for converting the output signal of the means into a baseband signal; extraction means for removing only the desired signal by removing the frequency component of the interference wave from the baseband signal; and the electric field strength of the input signal in the extraction means; By comparing the two electric field strengths with the detection means for detecting the electric field strength of each output signal, the power consumption in the amplifying means is controlled in accordance with the relative strength fluctuation of the jamming wave with respect to the desired signal. And a power control means.

本発明の無線受信装置によれば、妨害波に応じて増幅手段の線形性を最適に設定することによって、帯域通過フィルタを用いることなく増幅手段における消費電力を削減することができる。 According to the wireless receiver of the present invention, the power consumption in the amplifying means can be reduced without using a band-pass filter by optimally setting the linearity of the amplifying means according to the interference wave.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、発明の実施の形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。
この受信機は、送信された放送信号を受信するアンテナ１、無線信号に対する線形性が変更可能なＬＮＡ（低雑音増幅器）３、ミキサ４、ＰＬＬ発振器５、ベースバンド信号から妨害波を除去して希望信号だけを抽出するローパスフィルタ（ＬＰＦ）６、可変増幅器（ＶＧＡ）７、およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）８を備えている。これらの構成は、すでに説明した一般的な無線信号の受信機（図８）と同様である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiver according to an embodiment of the invention.
This receiver removes an interference wave from an antenna 1 that receives a transmitted broadcast signal, an LNA (low noise amplifier) 3 that can change the linearity of a radio signal, a mixer 4, a PLL oscillator 5, and a baseband signal. A low-pass filter (LPF) 6 that extracts only a desired signal, a variable amplifier (VGA) 7, and an analog-digital converter (ADC) 8 are provided. These configurations are the same as those of the general wireless signal receiver already described (FIG. 8).

この受信機の特徴点は、第１に狭帯域の無線信号を扱う図８の受信機とは異なり、ＬＮＡ３の前段に帯域通過フィルタ２を有していないことである。
また、この受信機の第２の特徴点は、ローパスフィルタ６のそれぞれ入出力側に受信信号強度表示（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）回路（以下、ＲＳＳＩ回路という。）９，１０を設けて、さらに減算器１１、およびＤＣ−ＤＣコンバータ１２によって、ＬＮＡ３の電源電圧をその出力信号が飽和しない範囲で調整して、ＬＮＡ３における消費電力を制御していることである。 The feature of this receiver is that, unlike the receiver of FIG. 8 that handles a narrow-band radio signal, the receiver does not have the band-pass filter 2 in front of the LNA 3.
The second feature of the receiver is that a received signal strength indicator (RSSI) circuit (hereinafter referred to as RSSI circuit) 9 and 10 is provided on the input and output sides of the low-pass filter 6 respectively. Further, the power consumption of the LNA 3 is controlled by adjusting the power supply voltage of the LNA 3 within a range in which the output signal is not saturated by the subtractor 11 and the DC-DC converter 12.

すなわち、ＲＳＳＩ回路９，１０によって２つのＲＳＳＩ信号（ＲＳＳＩ１とＲＳＳＩ２）が生成される。これらによって、ローパスフィルタ６に入力するベースバンド信号の電界強度（信号強度）と、ローパスフィルタ６から出力された、遮断周波数以上の周波数信号を減衰させた信号の電界強度（信号強度）とがそれぞれ検出できる。さらに、これらのＲＳＳＩ１とＲＳＳＩ２を減算器１１へ入力して、これらの電界強度の差を比較している。この減算器１１の出力は、ＬＮＡ３の電源電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータ１２の基準電圧端子に入力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２は、基準電圧の変化に応じて、その出力電圧の目標値を変更するように構成されている。 That is, the RSSI circuits 9 and 10 generate two RSSI signals (RSSI1 and RSSI2). As a result, the electric field strength (signal strength) of the baseband signal input to the low-pass filter 6 and the electric field strength (signal strength) of the signal that is output from the low-pass filter 6 and attenuates the frequency signal equal to or higher than the cut-off frequency are respectively obtained. It can be detected. Further, these RSSI1 and RSSI2 are input to the subtractor 11 to compare the difference between these electric field strengths. The output of the subtractor 11 is input to the reference voltage terminal of the DC-DC converter 12 that generates the power supply voltage of the LNA 3. The DC-DC converter 12 is configured to change a target value of the output voltage in accordance with a change in the reference voltage.

つぎに、帯域通過フィルタを用いないで構成された受信機の特徴をなすＬＮＡ３の動作について説明する。まず、ＬＮＡ３に信号レベルが妨害波のレベルと変わらない大きさで入力した場合の入出力信号波形について説明する。 Next, the operation of the LNA 3 that characterizes a receiver configured without using a band pass filter will be described. First, the input / output signal waveform when the signal level is input to the LNA 3 with the same level as the level of the interference wave will be described.

図２は、ＬＮＡ３が増幅手段として正常に動作したときの入出力波形の大きさを示す図である。
同図（ａ）には、信号Ｘｓ（ｔ）と妨害波Ｘｎ（ｔ）を示す。また、同図（ｂ）には、コイル３０１と入力トランジスタ３０２を電源、接地間に直列に接続したＬＮＡ３の具体的な構成を示している。 FIG. 2 is a diagram showing the magnitude of the input / output waveform when the LNA 3 normally operates as an amplifying unit.
FIG. 4A shows a signal Xs (t) and an interference wave Xn (t). FIG. 2B shows a specific configuration of the LNA 3 in which the coil 301 and the input transistor 302 are connected in series between the power source and the ground.

入力端子３０３は、入力トランジスタ３０２のゲートに接続され、出力端子３０４がコイル３０１と入力トランジスタ３０２の接続点に接続されている。入力端子３０３には、アンテナ１から信号Ｘｓ（ｔ）と妨害波Ｘｎ（ｔ）を含む無線信号Ｘ（ｔ）が入力する。このとき、アンテナ１とＬＮＡ３の間に帯域通過フィルタが設けられていなくても、ＬＮＡ３のゲインの周波数特性が信号Ｘｓ（ｔ）と妨害波Ｘｎ（ｔ）を含む範囲でほとんど一定で線形性が保持されていれば、ＬＮＡ３において信号Ｘｓ（ｔ）と妨害波Ｘｎ（ｔ）のいずれもが増幅される。図２（ｃ）には、ＬＮＡ３で増幅された出力信号Ｙｓ（ｔ）とＹｎ（ｔ）を示している。 The input terminal 303 is connected to the gate of the input transistor 302, and the output terminal 304 is connected to the connection point between the coil 301 and the input transistor 302. A radio signal X (t) including a signal Xs (t) and an interference wave Xn (t) is input from the antenna 1 to the input terminal 303. At this time, even if no bandpass filter is provided between the antenna 1 and the LNA 3, the frequency characteristic of the gain of the LNA 3 is almost constant and linearity is within a range including the signal Xs (t) and the interference wave Xn (t). If held, the LNA 3 amplifies both the signal Xs (t) and the disturbing wave Xn (t). FIG. 2C shows the output signals Ys (t) and Yn (t) amplified by the LNA3.

ところが、必要な信号Ｘｓ（ｔ）に対して不要な信号（ここでは妨害波Ｘｎ（ｔ））の強度が大きくなったとき、ＬＮＡ３の出力信号が飽和する場合がある。とくに、希望信号の周波数と接近して、電界強度が大きい妨害波が受信機に入力すると、必要な信号が受信できなくなる、鈍感化（Desensitization）という現象が発生する。 However, when the intensity of an unnecessary signal (in this case, the disturbing wave Xn (t)) increases with respect to the necessary signal Xs (t), the output signal of the LNA 3 may be saturated. In particular, when an interference wave having a large electric field strength is input to the receiver close to the frequency of the desired signal, a phenomenon called desensitization occurs in which a necessary signal cannot be received.

図３は、ＬＮＡ３で発生する鈍感化の現象について説明する概念図である。
ここでは、同図（ｂ）に示すように、ＬＮＡ３に無線信号Ｘ（ｔ）が入力したとき、増幅された出力信号Ｙ（ｔ）を得るものとする。いま、同図（ａ）に示すように、ＬＮＡ３へ入力する希望信号と妨害波の電力スペクトル（強度）を、それぞれＰｘｓ（ｆ）とＰｘｎ（ｆ）とする。また、同図（ｃ）に示すように、ＬＮＡ３から出力される希望信号の電力スペクトル（強度）をＰｙｓ（ｆ）、妨害波の電力スペクトル（強度）をＰｙｎ（ｆ）とする。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the desensitization phenomenon that occurs in the LNA 3.
Here, as shown in FIG. 5B, when a radio signal X (t) is input to the LNA 3, an amplified output signal Y (t) is obtained. Now, as shown in FIG. 2A, the power spectrum (intensity) of the desired signal and the disturbing wave input to the LNA 3 are Pxs (f) and Pxn (f), respectively. Also, as shown in FIG. 5C, the power spectrum (intensity) of the desired signal output from the LNA 3 is Pys (f), and the power spectrum (intensity) of the interference wave is Pyn (f).

ここに示すように、ＬＮＡ３に入力する無線信号Ｘ（ｔ）に希望信号より大きな電力強度で妨害波が入力すると、希望信号を増幅することができないで、出力信号Ｙ（ｔ）における希望信号の電力強度Ｐｙｓ（ｆ）が小さくなってしまう。したがって、図８に示す受信機のように、ＬＮＡ３に対して帯域通過フィルタ２を設けていない場合は、必要な信号の帯域以外に含まれる大きな妨害波を減衰させて、必要な信号帯域のみを増幅することができなくなる。 As shown here, when an interference wave is input to the radio signal X (t) input to the LNA 3 with a power intensity greater than that of the desired signal, the desired signal cannot be amplified and the desired signal in the output signal Y (t) is not amplified. The power intensity Pys (f) becomes small. Therefore, as in the case of the receiver shown in FIG. 8, when the band-pass filter 2 is not provided for the LNA 3, a large interference wave other than the necessary signal band is attenuated, and only the necessary signal band is obtained. Can not be amplified.

図４は、ＬＮＡ３への信号が妨害波によってブロックされたときの入出力波形の大きさを示す図である。
同図（ａ）には、信号Ｘｓ（ｔ）と妨害波Ｘｎ（ｔ）を示す。また、同図（ｂ）には、ＬＮＡ３の具体的な構成を示し、同図（ｃ）には、ＬＮＡ３で増幅された出力信号Ｙｓ（ｔ）とＹｎ（ｔ）を示している。 FIG. 4 is a diagram showing the magnitude of the input / output waveform when the signal to the LNA 3 is blocked by the interference wave.
FIG. 4A shows a signal Xs (t) and an interference wave Xn (t). FIG. 2B shows a specific configuration of the LNA 3, and FIG. 2C shows output signals Ys (t) and Yn (t) amplified by the LNA 3. FIG.

同図（ａ）に示すように、信号Ｘｓ（ｔ）に比べて妨害波Ｘｎ（ｔ）の強度が大きくなると、ＬＮＡ３の周波数特性が十分に線形性を確保していない場合には、その出力信号が飽和してしまう。そのため、図４（ｃ）に示すように、出力信号Ｙ（ｔ）に含まれる妨害波Ｙｎ（ｔ）だけが大きく増幅され、その間に入力している希望信号Ｘｓ（ｔ）はＬＮＡ３で増幅できず、信号Ｙｓ（ｔ）がブロックされることになる。 As shown in FIG. 5A, when the intensity of the interference wave Xn (t) is larger than that of the signal Xs (t), if the frequency characteristic of the LNA 3 does not sufficiently secure linearity, its output The signal is saturated. Therefore, as shown in FIG. 4C, only the disturbing wave Yn (t) included in the output signal Y (t) is greatly amplified, and the desired signal Xs (t) input during that time can be amplified by the LNA3. Instead, the signal Ys (t) is blocked.

ただし、図２、図４では入力信号Ｘｓ（ｔ）を簡易的に単一周波数であって、妨害波Ｘｎ（ｔ）より低い周波数で入力するものとして図示している。
このように、ノイズによる希望信号のブロッキングを防ぐためには、ＬＮＡ３の線形動作領域を高く設定して受信装置を設計する必要があった。そして、ＬＮＡ３の線形性に最も影響を及ぼすパラメータは、電源電圧である。ＬＮＡ３の電源電圧が高い場合は、それにともなってＬＮＡ３の線形性も向上する。 However, in FIGS. 2 and 4, the input signal Xs (t) is illustrated as a simple frequency input at a frequency lower than the interference wave Xn (t).
As described above, in order to prevent blocking of a desired signal due to noise, it is necessary to design the receiving apparatus by setting the linear operation region of the LNA 3 high. The parameter that most affects the linearity of the LNA 3 is the power supply voltage. When the power supply voltage of the LNA 3 is high, the linearity of the LNA 3 is improved accordingly.

ところが、ＬＮＡ３を一般的なＣＭＯＳ回路によって構成する場合、その電源電圧はプロセスを選択することで一意に決まってしまう。この場合に、ＬＮＡ３の電源電圧を高く設定すると、電流値一定の下では消費電力は大きくなる。しかし、妨害波が無い場合には、ＬＮＡ３の線形性に求められる特性は緩和される。したがって、最も大きな妨害波を想定してＬＮＡ３の回路設計を行うと、消費電力が無駄になる場合があった。 However, when the LNA 3 is configured by a general CMOS circuit, the power supply voltage is uniquely determined by selecting a process. In this case, if the power supply voltage of the LNA 3 is set high, the power consumption increases under a constant current value. However, when there is no interference wave, the characteristics required for the linearity of the LNA 3 are relaxed. Therefore, if the circuit design of the LNA 3 is performed assuming the largest disturbance wave, power consumption may be wasted.

そこで、図１に示す受信機では、受信機内部で経時的に変動する妨害波の大きさを検出し、その大きさに応じてＬＮＡ３の電源電圧を変化させ、常に最適な線形性を得るようにして、ＬＮＡ３における消費電力を削減している。 Therefore, in the receiver shown in FIG. 1, the magnitude of the interference wave that varies with time in the receiver is detected, and the power supply voltage of the LNA 3 is changed according to the magnitude to always obtain the optimum linearity. Thus, power consumption in the LNA 3 is reduced.

すなわち、本発明の受信装置においては、ローパスフィルタ６における入力信号の電界強度と出力信号の電界強度をそれぞれ受信信号強度表示信号によって検出して、電源電圧をコントロールするようにしている。なお、これらのＲＳＳＩ回路９，１０は、受信信号の強度表示するために、無線通信機には一般的な機能回路として搭載されている。 That is, in the receiving apparatus of the present invention, the electric field strength of the input signal and the electric field strength of the output signal in the low-pass filter 6 are respectively detected by the received signal strength display signal to control the power supply voltage. The RSSI circuits 9 and 10 are mounted as general functional circuits in the wireless communication device in order to display the intensity of the received signal.

図５は、受信信号の電界強度を表示するＲＳＳＩ回路の一例を示す図である。
このＲＳＳＩ回路は、リミッタ飽和ＲＦアンプ２１〜２７が７段従属接続され、検波回路３１〜３８によって各段のＲＦ出力、および入力信号が振幅検波され、加算器３９で加算されている。アンプ４０には加算器３９の加算結果が入力され、アンプ４０から対数変換された電界強度を示す信号がＲＳＳＩ１、あるいはＲＳＳＩ２として出力される。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an RSSI circuit that displays the electric field strength of a received signal.
In this RSSI circuit, limiter saturation RF amplifiers 21 to 27 are cascade-connected in seven stages. The RF outputs and input signals of the respective stages are subjected to amplitude detection by the detection circuits 31 to 38 and added by the adder 39. The addition result of the adder 39 is input to the amplifier 40, and a signal indicating the logarithmically converted electric field intensity is output from the amplifier 40 as RSSI1 or RSSI2.

ここで、ＲＳＳＩ回路９，１０にはＬＰＦ６への信号Ｖｉｎあるいはその出力信号Ｖｏｕｔが供給される。また、各段のリミッタ飽和ＲＦアンプ２１〜２７における飽和時の検波出力電圧をＶ_Lとする。 Here, the RSSI circuits 9 and 10 are supplied with the signal Vin to the LPF 6 or its output signal Vout. Further, the detection output voltage at the time of saturation in the limiter saturation RF amplifiers 21 to 27 of each stage is set to V _L.

いま、入力する信号Ｖｉｎ（Ｖｏｕｔ）の入力レベルを徐々に増やして、最初の１段目と２段目のリミッタ飽和ＲＦアンプ２１，２２が飽和したとする。このとき、検波回路３１，３２から加算器３９への出力は２Ｖ_Lとなる。さらに、入力信号を大きくすると、次の３段目のアンプ出力が加わる。こうして、検波回路３１〜３８の出力の和を示すアンプ４０の出力は、対数特性を有する曲線を描いて上昇する。なお、こうした継続検波形ログアンプ構成のＲＳＳＩ回路は、ＣＭＯＳプロセスにより容易にＩＣとして実現できる。 Now, assume that the input level of the input signal Vin (Vout) is gradually increased and the first and second limiter saturation RF amplifiers 21 and 22 are saturated. At this time, the output from the detection circuits 31 and 32 to the adder 39 is 2V _L. Further, when the input signal is increased, the next third stage amplifier output is added. Thus, the output of the amplifier 40 indicating the sum of the outputs of the detection circuits 31 to 38 rises while drawing a curve having a logarithmic characteristic. The RSSI circuit having such a continuous detection waveform log amplifier configuration can be easily realized as an IC by a CMOS process.

つぎに、このようなＲＳＳＩ回路によって、妨害波と信号の強度を検出し、ＬＮＡ３の線形性を最適に設定する手順について説明する。
図６および図７は、ベースバンド信号から妨害波を除去するローパスフィルタ６の作用を説明する図である。 Next, a procedure for optimally setting the linearity of the LNA 3 by detecting the interference wave and the signal intensity using such an RSSI circuit will be described.
6 and 7 are diagrams for explaining the operation of the low-pass filter 6 that removes the interference wave from the baseband signal.

最初に、図６によって希望信号より大きい妨害波を受信した場合について説明する。ＲＳＳＩ回路９，１０を、選択したいチャネルの周波数範囲を選択するローパスフィルタ６の前後に設置することによって、入力信号Ｖｉｎと出力信号Ｖｏｕｔの電界強度を比較している。 First, a case where an interference wave larger than the desired signal is received will be described with reference to FIG. By installing the RSSI circuits 9 and 10 before and after the low-pass filter 6 that selects the frequency range of the channel to be selected, the electric field strengths of the input signal Vin and the output signal Vout are compared.

図６（ａ）に示すように、アンテナ１によって妨害波の電力Ｐｎｉ（ｆ）が信号電力Ｐｓｉ（ｆ）より大きなレベルで受信されている場合には、ローパスフィルタ６の出力信号Ｖｏｕｔに含まれる妨害波の電力Ｐｎｏ（ｆ）だけが減衰されるから、入力側のＲＳＳＩ回路９の出力ＲＳＳＩ１は出力側のＲＳＳＩ回路１０の出力ＲＳＳＩ２に比べて大きくなる。すなわち、ＲＳＳＩ１≫ＲＳＳＩ２となる。なお、信号電力Ｐｓｏ（ｆ）はローパスフィルタ６への入力信号の電力Ｐｓｉ（ｆ）と変わらない。 As shown in FIG. 6A, when the interference signal power Pni (f) is received by the antenna 1 at a level larger than the signal power Psi (f), it is included in the output signal Vout of the low-pass filter 6. Since only the interference wave power Pno (f) is attenuated, the output RSSI1 of the RSSI circuit 9 on the input side becomes larger than the output RSSI2 of the RSSI circuit 10 on the output side. That is, RSSI1 >> RSSI2. The signal power Pso (f) is not different from the power Psi (f) of the input signal to the low pass filter 6.

具体的には、入力側のＲＳＳＩ回路９で図６（ａ）に示す入力信号Ｖｉｎの電力に比例してＲＳＳＩ１が生成され、出力側のＲＳＳＩ回路１０で図６（ｃ）に示す出力信号Ｖｏｕｔの電力に比例してＲＳＳＩ２が生成されるから、これらの受信信号強度表示信号電圧を比較することで、妨害波が希望信号より大きい場合はＲＳＳＩ１とＲＳＳＩ２との出力電圧差（ＲＳＳＩ１−ＲＳＳＩ２）が大きくなる。したがって、この場合にはＬＮＡ３の電源電圧を大きくすることにより、希望信号のブロッキングを防ぐことができる。 Specifically, RSSI1 is generated in proportion to the power of the input signal Vin shown in FIG. 6A by the RSSI circuit 9 on the input side, and the output signal Vout shown in FIG. 6C by the RSSI circuit 10 on the output side. Since the RSSI2 is generated in proportion to the power of the received signal, the output voltage difference between the RSSI1 and the RSSI2 (RSSI1-RSSI2) is obtained by comparing these received signal strength indication signal voltages when the interference wave is larger than the desired signal. growing. Therefore, in this case, blocking of the desired signal can be prevented by increasing the power supply voltage of the LNA 3.

つぎに、図７によって、希望信号が妨害波よりも大きなレベルで受信された場合について説明する。
図７（ａ）に示すように、希望信号の電力Ｐｓｉ（ｆ）が妨害波の電力Ｐｎｉ（ｆ）よりも大きなレベルであれば、入力側のＲＳＳＩ回路９の出力ＲＳＳＩ１は出力側のＲＳＳＩ回路１０の出力ＲＳＳＩ２よりも大きいけれども両者の差は小さい。また、妨害波のレベルが極端に小さい場合などは、両者がほぼ等しいレベルになる。すなわち、ＲＳＳＩ１≒ＲＳＳＩ２となる。このとき、ＬＮＡ３の線形性は、図６のように妨害波が大きい場合よりも緩和しても問題なく、ＬＮＡ３の電源電圧を下げることによって、消費電力を低減できる。 Next, a case where the desired signal is received at a level larger than the interference wave will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7 (a), if the power Psi (f) of the desired signal is higher than the power Pni (f) of the interference wave, the output RSSI1 of the input side RSSI circuit 9 is the output side RSSI circuit. Although the output RSSI2 is greater than 10, the difference between the two is small. Further, when the level of the disturbing wave is extremely small, both are almost equal. That is, RSSI1≈RSSI2. At this time, the linearity of the LNA 3 can be relaxed as compared with the case where the interference wave is large as shown in FIG. 6, and the power consumption can be reduced by lowering the power supply voltage of the LNA 3.

このように、アンテナ１で受信した妨害波のレベルが、希望信号のレベルに比べて非常に大きい場合は、ＲＳＳＩ１とＲＳＳＩ２の出力電圧の差が大きい。そこで、減算器１１の減算結果の大きさに応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の基準電圧レベルを変化させることによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧の目標値が変動するから、ＬＮＡ３の電源電圧を望ましい大きさで生成できる。したがって、妨害波の電界強度が大きくなったときには、ＬＮＡ３の出力信号が飽和しないように、その線形性を高くすることができる。 Thus, when the level of the interference wave received by the antenna 1 is very large compared to the level of the desired signal, the difference between the output voltages of RSSI1 and RSSI2 is large. Therefore, since the target value of the output voltage of the DC-DC converter 12 varies by changing the reference voltage level of the DC-DC converter 12 according to the magnitude of the subtraction result of the subtractor 11, the power supply voltage of the LNA 3 Can be generated in a desired size. Therefore, when the electric field intensity of the interference wave increases, the linearity can be increased so that the output signal of the LNA 3 is not saturated.

反対に、妨害波の強度が希望信号に比べて小さければ、ＲＳＳＩ１とＲＳＳＩ２の出力電圧の差が殆どなくなる。したがって、この場合はＤＣ−ＤＣコンバータ１２に供給される基準電圧が低くなって、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２の出力電圧の目標値が低下するために、ＬＮＡ３の電源電圧を下げるように制御できる。 On the other hand, if the intensity of the interference wave is smaller than the desired signal, the difference between the output voltages of RSSI1 and RSSI2 is almost eliminated. Therefore, in this case, since the reference voltage supplied to the DC-DC converter 12 is lowered and the target value of the output voltage of the DC-DC converter 12 is lowered, the power supply voltage of the LNA 3 can be controlled to be lowered.

このように構成された受信機では、妨害波の希望信号に対する相対的な電界強度の変動に応じて、ＬＮＡ３の電源電圧を制御できるから、受信性能を低下させることなしに受信機の消費電力を削減することが可能である。 In the receiver configured as described above, the power supply voltage of the LNA 3 can be controlled according to the fluctuation of the electric field strength relative to the desired signal of the interference wave, so that the power consumption of the receiver can be reduced without degrading the reception performance. It is possible to reduce.

以上、実施の形態の受信機では、ローパスフィルタ６のそれぞれ入出力側にＲＳＳＩ回路９，１０を設けて、妨害波の信号レベルを大まかに把握することによって、妨害波の大きさに応じてＬＮＡ３の線形性を最適に設定すれば、ＲＦフロントエンド部分での消費電力を削減できる。 As described above, in the receiver according to the embodiment, the RSSI circuits 9 and 10 are provided on the input and output sides of the low-pass filter 6 to roughly grasp the signal level of the interference wave, so that the LNA 3 according to the magnitude of the interference wave. If the linearity of is optimally set, the power consumption in the RF front end portion can be reduced.

発明の実施の形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the receiver which concerns on embodiment of invention. ＬＮＡが増幅手段として正常に動作したときの入出力波形の大きさを示す図である。It is a figure which shows the magnitude | size of an input-output waveform when LNA operate | moves normally as an amplification means. ＬＮＡで発生する鈍感化の現象について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the phenomenon of desensitization which generate | occur | produces in LNA. ＬＮＡへの信号が妨害波によってブロックされたときの入出力波形の大きさを示す図である。It is a figure which shows the magnitude | size of an input-output waveform when the signal to LNA is blocked by the interference wave. 受信信号の電界強度を表示するＲＳＳＩ回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the RSSI circuit which displays the electric field strength of a received signal. 妨害波よりも小さい信号が入力したときのローパスフィルタの作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of a low-pass filter when a signal smaller than an interference wave is input. 妨害波よりも大きい信号が入力したときのローパスフィルタの作用を説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of a low-pass filter when a signal larger than an interference wave is input. 一般的な無線信号の受信機を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the receiver of a general radio signal.

Explanation of symbols

１アンテナ
２帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
３低雑音増幅器（ＬＮＡ）
４ミキサ
５ＰＬＬ発振器
６ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
７可変増幅器（ＶＧＡ）
８アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
９，１０受信信号強度表示回路（ＲＳＳＩ回路）
１１減算器
１２ＤＣ−ＤＣコンバータ 1 Antenna 2 Band pass filter (BPF)
3 Low noise amplifier (LNA)
4 Mixer 5 PLL oscillator 6 Low pass filter (LPF)
7 Variable amplifier (VGA)
8 Analog-digital converter (ADC)
9,10 Received signal strength display circuit (RSSI circuit)
11 Subtractor 12 DC-DC Converter

Claims

In a wireless receiver that receives a broadband wireless signal together with an interference wave whose intensity varies with time,
Amplifying means for amplifying the radio signal in an RF signal band;
Conversion means for converting the output signal of the amplification means into a baseband signal;
Extraction means for removing only the desired signal by removing the frequency component of the interference wave from the baseband signal;
Detecting means for detecting the electric field strength of the input signal and the electric field strength of the output signal in the extracting means;
A power control means for controlling power consumption in the amplifying means in accordance with a relative intensity variation of the jamming wave with respect to the desired signal by comparing the two electric field strengths;
A wireless receiver characterized by comprising:

2. The radio receiving apparatus according to claim 1, wherein the amplification means is a low noise amplifier (LNA) whose linearity in the RF signal band can be changed.

3. The radio receiving apparatus according to claim 2, wherein the power control means controls the power consumption by adjusting a power supply voltage of the low noise amplifier within a range in which an output signal is not saturated.

2. The radio receiving apparatus according to claim 1, wherein the power control means is a DC-DC converter that determines a target value of an output voltage based on a difference between the two electric field strengths.

The radio receiving apparatus according to claim 1, wherein the extracting means is a low pass filter (LPF) that attenuates only a frequency signal equal to or higher than a cutoff frequency included in the baseband signal.

6. The radio according to claim 5, wherein the detecting means is an RSSI circuit that generates a received signal strength indication (RSSI) signal based on the power of the baseband signal and the output signal from the low-pass filter. Receiver device.

The power control means includes a subtractor that compares two received signal strength indication signals output from the RSSI circuit, and a power supply circuit that generates a power supply voltage for the low noise amplifier according to a subtraction result of the subtractor. The wireless receiving apparatus according to claim 6.

In a wireless reception method for receiving a broadband wireless signal together with an interference wave whose intensity varies with time,
Amplifying means amplifies the radio signal in an RF signal band;
The converting means converts the output signal of the amplifying means into a baseband signal,
An extraction means removes the frequency component of the interference wave from the baseband signal and extracts only the desired signal,
The detection means detects the electric field strength of the input signal and the electric field strength of the output signal in the extraction means,
The power control means controls the power consumption in the amplifying means in accordance with the fluctuation of the relative intensity of the jamming wave with respect to the desired signal by comparing the two electric field strengths.
A wireless reception method.