JP2008252490A - 無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルの受信信号を同時に処理して復調することができ、且つ回路規模を大きくしないで済ませることができる無線機を提供する。
【解決手段】ディジタルベースバンド部３０は、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０から出力されたディジタル信号（digital-o）を入力して各通信方式および各周波数チャネルに分離し、各通信方式および各周波数チャネルに応じた復調を行う。ディジタルベースバンド部３０の制御部３４は、受信しようとする所望の通信方式および周波数チャネルに適した通過周波数および周波数帯域幅等を決定し、当該決定に基づき、ノイズシェープフィルタ２２が通過させる通過周波数および周波数帯域幅等を制御すると同時に、所望の通信方式および周波数チャネルに応じたフィルタ３１ａ等と復調器３２ａ等とを指定し、所望の通信方式および周波数チャネルに応じた出力を得る制御を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、１以上の通信方式及び１以上の周波数チャネルのアナログ信号を入力して、各通信方式及び各周波数チャネルに応じた復調を行う無線機に関する。

複数の通信方式の受信信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換する場合、Ａ／Ｄコンバータを通信方式毎に設けると回路規模が非常に大きくなってしまうことになる。このため、従来種々の考案がなされてきた。例えば、特許文献１に記載されているように、Ｗ−ＣＤＭＡ方式およびＧＳＭ方式の２つの方式に対応するため、ΔΣ（デルタシグマ）Ａ／Ｄコンバータ内に２つのフィルタを設け、切り替えて動作させることにより、２つの方式に適したダイナミックレンジを実現している。

特開２００６−６０６７３号公報

上述した特許文献１ではΔΣＡ／Ｄコンバータ内に２つのフィルタを設けることにより、複数の通信方式の受信信号をＡ／Ｄ変換している。しかし、この方法では３つ以上の通信方式の受信信号をＡ／Ｄ変換する場合、ΔΣＡ／Ｄコンバータ内に３つ以上のフィルタを設けていくことになってしまうため、結果、回路規模が非常に大きくなってしまうという問題があった。さらに、通信方式は同じであっても複数の通信チャネルの受信には対応できないという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するためになされたものであり、１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルの受信信号を同時に処理して復調することができ、且つ回路規模を大きくしないで済ませることができる無線機を提供することにある。

この発明の無線機は、１以上の通信方式及び１以上の周波数チャネルのアナログ信号を入力して、各通信方式及び各周波数チャネルに応じた復調を行う無線機であって、受信した１以上の通信方式及び１以上の周波数チャネルを含む周波数帯域の無線信号をアナログ信号として出力する広帯域無線フロントエンドと、前記広帯域無線フロントエンドに接続され、該広帯域無線フロントエンドから出力されたアナログ信号を入力して量子化し、ディジタル信号として出力するΔΣＡ／Ｄコンバータであって、外部から特性可変なフィルタを有するものと、前記ΔΣＡ／Ｄコンバータに接続され、該ΔΣＡ／Ｄコンバータから出力されたディジタル信号を入力して、各周波数チャネルに応じたフィルタ群により各通信方式及び各周波数チャネルに分離し、各通信方式及び各周波数チャネルに応じて該フィルタ群のフィルタ及び前記ΔΣＡ／Ｄコンバータの外部から特性可変なフィルタの特性を指定することにより各通信方式及び各周波数チャネルに応じた復調を行うディジタルベースバンド部とを備えたことを特徴とする。

ここで、この発明の無線機において、前記ΔΣＡ／Ｄコンバータの外部から特性可変なフィルタはアナログドメインのノイズシェープフィルタとすることができる。
ここで、この発明の無線機において、前記フィルタ群の各フィルタは各周波数チャネルに対応する１つのピークを有するバンドパスフィルタであり、前記ノイズシェープフィルタは各周波数チャネルに対応する複数のピークを有するバンドパスフィルタとすることができる。

ここで、この発明の無線機において、前記ディジタルベースバンド部は、復調後の各通信方式及び各通信チャネルの品質を監視し、品質が所定の品質基準より不十分な通信方式及び通信チャネルがある場合、品質が所定の品質基準より十分な通信方式及び通信チャネルに対応する前記ノイズシェープフィルタのピークを低くし、品質が所定の品質基準より不十分な通信方式及び通信チャネルに対応するノイズシェープフィルタのピークを高くする制御を行なう監視手段をさらに備えることができる。

ここで、この発明の無線機において、前記ΔΣＡ／Ｄコンバータの外部から特性可変なフィルタはディジタルドメインのバンドカットフィルタとすることができる。

ここで、この発明の無線機において、前記フィルタ群の各フィルタは各周波数チャネルに対応する１つのピークを有するバンドパスフィルタであり、前記バンドカットフィルタは各周波数チャネルに対応する複数のノッチを有するものとすることができる。

ここで、この発明の無線機において、前記ディジタルベースバンド部としてソフトウェア無線機を用いることができる。

本発明の無線機によれば、アンテナに接続した広帯域ＲＦフロントエンドと、広帯域ＲＦフロントエンドに接続した特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータと、ΔΣＡ／Ｄコンバータに接続したディジタルベースバンド部とを備えている。広帯域ＲＦフロントエンドは、アンテナで受信した１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルを含む周波数帯域の無線信号をアナログ信号（analog-i）として出力する。特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータは、広帯域ＲＦフロントエンドから出力されたアナログ信号（analog-i）を入力して量子化し、ディジタル信号（digital-o）として出力する。ディジタルベースバンド部は、ΔΣＡ／Ｄコンバータから出力されたディジタル信号（digital-o）を入力して各通信方式および各周波数チャネルに分離し、各通信方式および各周波数チャネルに応じた復調を行う。ディジタルベースバンド部の制御部は、受信しようとする所望の通信方式および周波数チャネルに適した通過周波数および周波数帯域幅等を決定し、当該決定に基づき、ノイズシェープフィルタが通過させる通過周波数および周波数帯域幅等を制御すると同時に、所望の通信方式および周波数チャネルに応じたフィルタと復調器とを指定し、所望の通信方式および周波数チャネルに応じた出力を得る制御を行なう。すなわち、制御部はノイズシェープフィルタとフィルタ群の各フィルタとを連動させる制御を行なう。この結果、広帯域ＲＦフロントエンドが出力したアナログ信号（analog-i）から所望の複数の周波数帯域について量子化雑音を低減したディジタル信号（digital-o）がディジタルベースバンド部に入力され、各通信方式および各周波数チャネルについて良好な受信性能を得ることができる。従って、１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルの受信信号を同時に処理して復調することができ、且つディジタルベースバンド部としてソフトウェア無線機を用いることにより、回路規模を大きくしないで済ませることができる無線機を提供することができるという効果がある。

以下、各実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１における無線機１のブロック図を示す。図１において、符号１０はアンテナ、１２はアンテナ１０に接続した広帯域無線（ＲＦ）フロントエンド、２０は広帯域ＲＦフロントエンド１２に接続した外部から特性可変なフィルタを有するΔΣＡ／Ｄコンバータ、すなわち特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ、３０はΔΣＡ／Ｄコンバータ２０に接続したディジタルベースバンド部である。無線機１の機能の概要は、１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルのアナログ信号を入力して、各通信方式および各周波数チャネルに応じた復調を行うというものである。以下、無線機１の各構成要素に従って説明していく。

広帯域ＲＦフロントエンド１２は、アンテナ１０で受信した１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルを含む周波数帯域の無線信号をアナログ信号（analog-i）として出力する。広帯域ＲＦフロントエンド１２の構成としては、低雑音増幅回路（Low Noise
Amplification : ＬＮＡ）および特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０のための帯域制限フィルタ（不図示）からなる周波数変換を伴わない構成とするか、あるいはダウンコンバータを含む周波数変換を伴う構成としてもよい。

ΔΣＡ／Ｄコンバータ２０の外部から特性可変なフィルタはアナログドメインのノイズシェープフィルタとすることができる。すなわち、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０は、広帯域ＲＦフロントエンド１２から出力されたアナログ信号（analog-i）を入力して量子化し、ディジタル信号（digital-o）として出力する。図１に示されるように、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０は、アナログ信号（analog-i）と帰還信号ｆとの差分をとる加算回路２１と、アナログドメインに位置し加算回路２１の出力のノイズシェーピングを行う外部から特性可変なノイズシェープフィルタ２２と、ノイズシェープフィルタ２２の出力の量子化を行う量子化器２３と、量子化器２３の出力（digital-o）をＤ／Ａ（Digital
to Analog）変換して上記帰還信号ｆを出力するＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）２４とから構成されている。ノイズシェープフィルタ２２は、後述するように外部（ディジタルベースバンド部３０）から特性可変なチューナブルフィルタであり、１つ以上のピークを有するバンドパスフィルタである。以上の構成により、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０は、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０の出力に含まれる量子化誤差をピーク以外の周波数帯に集中させ、ピーク部分の量子化誤差を減らすというノイズシェーピング機能を有している。すなわち、量子化雑音の周波数特性に着目し、ピーク部分の量子化雑音をピーク以外の周波数側に移動させる機能を有している。

ディジタルベースバンド部３０は、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０から出力されたディジタル信号（digital-o）を入力して各通信方式および各周波数チャネルに分離し、各通信方式および各周波数チャネルに応じた復調を行う。図１に示されるように、ディジタルベースバンド部３０は、各周波数チャネルに対応する１つのピークを有するバンドパスフィルタ３１ａ、３１ｂ、．．．、３１ｎからなるフィルタ群と、これらのフィルタ群の各フィルタに各々接続された復調器ＤＥＭＯＤ３２ａ、３２ｂ、．．．、３２ｎからなる復調器群とを備えている。図１ではフィルタ群のフィルタ３１ａ等の数および復調器群の復調器３２ａ等の数はｎ個と表示されているが、これはあくまでも例示的な数であって、ｎ個に限定されるわけではない。入力したディジタル信号（digital-o）はフィルタ群により各通信方式および各周波数チャネルに分離され、その後、各通信方式に応じた復調器群により復調されて、通信方式Ａのチャネルａ（Ｃｈ−ａ）の出力、通信方式Ａのチャネルｂ（Ｃｈ−ｂ）の出力、．．．、通信方式Ｍのチャネルｎ（Ｃｈ−ｎ）の出力を得ることができる。すなわち、複数の通信方式（Ａ、．．．、Ｍ）に対応するだけではなく、同じ通信方式Ａであっても複数の周波数チャネル（Ｃｈ−ａ、Ｃｈ−ｂ等）の受信に対応可能である。加えて、図１に示される並列構成により、１以上の通信方式Ａ等および１以上の周波数チャネルを同時に処理可能な機能を有している。

図１に示されるように、ディジタルベースバンド部３０は、受信する通信方式および周波数チャネルに応じてフィルタ群のフィルタ３１ａ等およびノイズシェープフィルタ２２の特性を指定する制御部（Ｃｏｎｔｒｏｌ）３４を備えている。上述したように、フィルタ群のフィルタ３１ａ等は各周波数チャネルに対応する１つのピークを有するバンドパスフィルタである。ノイズシェープフィルタ２２は特性可変なチューナブルフィルタであり、１つ以上のピーク、すなわちフィルタ群の各周波数に対応する複数のピークを有するバンドパスフィルタである。言い換えれば、ノイズシェープフィルタ２２の複数のピークはフィルタ群の各フィルタ３１ａ等のピーク周波数と対応している。制御部３４は、受信しようとする所望の通信方式および周波数チャネルに適した通過周波数および周波数帯域幅等を決定する。制御部３４は、当該決定に基づく通過周波数および周波数帯域幅等を有する周波数／帯域幅制御信号（ｆ／ｂ−ｃ）をノイズシェープフィルタ２２へ送り、ノイズシェープフィルタ２２が通過させる通過周波数および周波数帯域幅等を制御する。同時に制御部３４は、上記周波数／帯域幅制御信号（ｆ／ｂ−ｃ）をフィルタ群および復調器群へ送り、所望の通信方式および周波数チャネルに応じたフィルタ３１ａ等と復調器３２ａ等とを指定し、所望の通信方式および周波数チャネルに応じた出力を得る制御を行なう。すなわち、制御部３４はノイズシェープフィルタ２２とフィルタ群の各フィルタ３１ａ等とを連動させる制御を行なう。以上の構成により、広帯域ＲＦフロントエンド１２が出力したアナログ信号（analog-i）から所望の複数の周波数帯域について量子化雑音を低減したディジタル信号（digital-o）がディジタルベースバンド部３０に入力され、各通信方式および各周波数チャネルについて良好な受信性能を得ることができる。

上述したディジタルベースバンド部３０としてはソフトウェア無線機を用いることが好適である。この場合、ソフトウェア無線機は各通信方式および各周波数チャネルに対応した上記処理をソフトウェアにより用意しておき、ソフトウェア無線機のＣＰＵが、入力したディジタル信号（digital-o）に応じて各ソフトウェアを実行すればよい。上記ソフトウェア部分は、ソフトウェアの書換えにより回路構成を変更可能な装置であるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で作成することが可能である。

ディジタルベースバンド部３０の他の機能として、復調後の各通信方式および各通信チャネルの品質を監視し、品質が所定の品質基準より不十分な通信方式および通信チャネルがある場合、品質が所定の品質基準より十分な通信方式および通信チャネルに対応するノイズシェープフィルタ２２のピークを低くし、品質が所定の品質基準より不十分な通信方式および通信チャネルに対応するノイズシェープフィルタ２２のピークを高くする制御を行なう監視部（監視手段。不図示）を追加することも可能である。この結果、異なる通信方式および通信チャネル間の量子化雑音の重み付け制御を行なうことが可能となる。

以上より、本発明の実施例１によれば、無線機１はアンテナ１０に接続した広帯域ＲＦフロントエンド１２と、広帯域ＲＦフロントエンド１２に接続した特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０と、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０に接続したディジタルベースバンド部３０とを備えている。広帯域ＲＦフロントエンド１２は、アンテナ１０で受信した１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルを含む周波数帯域の無線信号をアナログ信号（analog-i）として出力する。特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０は、広帯域ＲＦフロントエンド１２から出力されたアナログ信号（analog-i）を入力して量子化し、ディジタル信号として出力する。ディジタルベースバンド部３０は、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０から出力されたディジタル信号（digital-o）を入力して各通信方式および各周波数チャネルに分離し、各通信方式および各周波数チャネルに応じた復調を行う。ディジタルベースバンド部３０の制御部３４は、受信しようとする所望の通信方式および周波数チャネルに適した通過周波数および周波数帯域幅等を決定し、当該決定に基づき、ノイズシェープフィルタ２２が通過させる通過周波数および周波数帯域幅等を制御すると同時に、所望の通信方式および周波数チャネルに応じたフィルタ３１ａ等と復調器３２ａ等とを指定し、所望の通信方式および周波数チャネルに応じた出力を得る制御を行なう。すなわち、制御部３４はノイズシェープフィルタ２２とフィルタ群の各フィルタ３１ａ等とを連動させる制御を行なう。以上の構成により、広帯域ＲＦフロントエンド１２が出力したアナログ信号（analog-i）から所望の複数の周波数帯域について量子化雑音を低減したディジタル信号（digital-o）がディジタルベースバンド部３０に入力され、各通信方式および各周波数チャネルについて良好な受信性能を得ることができる。この結果、１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルの受信信号を同時に処理して復調することができ、且つディジタルベースバンド部３０としてソフトウェア無線機を用いることにより、回路規模を大きくしないで済ませることができる無線機を提供することができる。

図２は、本発明の実施例２における特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０’のブロック図を示す。図２で図１と同じ符号を付した箇所は同じ要素を示すため説明は省略する。図２に示される外部から特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０’が図１に示される外部から特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０と異なる点は、アナログドメインのノイズシェープフィルタ２２に替えてディジタルドメインに外部（ディジタルベースバンド部３０）から特性可変なバンドカットフィルタ２５を設けた点にある。この場合、フィルタ群の各フィルタ３１ａ等は実施例１と同様に各周波数チャネルに対応する１つのピークを有するバンドパスフィルタであり、バンドカットフィルタ２５は各周波数チャネルに対応する複数のノッチを有している。つまり、バンドカットフィルタ２５はフィルタ群の各フィルタ３１ａ等のピークと同じ周波数にノッチを有している。この結果、ΔΣＡ／Ｄコンバータ２０’はΔΣＡ／Ｄコンバータ２０と同じ機能を有することになる。さらに、ディジタルフィルタ（ディジタルドメインのバンドカットフィルタ２５）としたことにより、ディジタルベースバンド部３０からの周波数特性（周波数に対する量子化雑音の特性）を容易に制御することが可能となる。

以上より、本発明の実施例２によれば、アナログドメインのノイズシェープフィルタ２２に替えてディジタルドメインに外部（ディジタルベースバンド部３０）から特性可変なバンドカットフィルタ２５を設ける。バンドカットフィルタ２５はフィルタ群の各フィルタ３１ａ等のピークと同じ周波数にノッチを有している。つまり、特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０’は特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０と同じ機能を有することになる。ディジタルフィルタとしたことにより、実施例１の効果に加えて、ディジタルベースバンド部３０からの周波数特性（周波数に対する量子化雑音の特性）を容易に制御することが可能となり、１以上の通信方式および１以上の周波数チャネルの受信信号を同時に処理して復調することができる無線機１を容易に実現することができる。

本発明の活用例として、コストおよび装置の設置スペース等に制限がある自動車等における同時受信への適用が挙げられる。

本発明の実施例１における無線機１のブロック図である。 本発明の実施例２における特性可変なΔΣＡ／Ｄコンバータ２０’のブロック図である。

符号の説明

１ 無線機、 １０ アンテナ、 １２ 広帯域ＲＦフロントエンド、 ２０、２０’ ΔΣＡ／Ｄコンバータ、 ２１ 加算器、 ２２ ノイズシェープフィルタ、 ２３ 量子化器、 ２４ ＤＡＣ、 ２５ バンドカットフィルタ、 ３０ ディジタルベースバンド部、 ３１ａ、３１ｂ、３１ｎ バンドパスフィルタ、 ３２ａ、３２ｂ、３２ｎ 復調器、 ３４ 制御部。

Claims (7)

1. １以上の通信方式及び１以上の周波数チャネルのアナログ信号を入力して、各通信方式及び各周波数チャネルに応じた復調を行う無線機であって、
   受信した１以上の通信方式及び１以上の周波数チャネルを含む周波数帯域の無線信号をアナログ信号として出力する広帯域無線フロントエンドと、
   前記広帯域無線フロントエンドに接続され、該広帯域無線フロントエンドから出力されたアナログ信号を入力して量子化し、ディジタル信号として出力するΔΣＡ／Ｄコンバータであって、外部から特性可変なフィルタを有するものと、
   前記ΔΣＡ／Ｄコンバータに接続され、該ΔΣＡ／Ｄコンバータから出力されたディジタル信号を入力して、各周波数チャネルに応じたフィルタ群により各通信方式及び各周波数チャネルに分離し、各通信方式及び各周波数チャネルに応じて該フィルタ群のフィルタ及び前記ΔΣＡ／Ｄコンバータの外部から特性可変なフィルタの特性を指定することにより各通信方式及び各周波数チャネルに応じた復調を行うディジタルベースバンド部とを備えたことを特徴とする無線機。
2. 請求項１記載の無線機において、前記ΔΣＡ／Ｄコンバータの外部から特性可変なフィルタはアナログドメインのノイズシェープフィルタであることを特徴とする無線機。
3. 請求項２記載の無線機において、前記フィルタ群の各フィルタは各周波数チャネルに対応する１つのピークを有するバンドパスフィルタであり、前記ノイズシェープフィルタは各周波数チャネルに対応する複数のピークを有するバンドパスフィルタであることを特徴とする無線機。
4. 請求項３記載の無線機において、前記ディジタルベースバンド部は、復調後の各通信方式及び各通信チャネルの品質を監視し、品質が所定の品質基準より不十分な通信方式及び通信チャネルがある場合、品質が所定の品質基準より十分な通信方式及び通信チャネルに対応する前記ノイズシェープフィルタのピークを低くし、品質が所定の品質基準より不十分な通信方式及び通信チャネルに対応するノイズシェープフィルタのピークを高くする制御を行なう監視手段をさらに備えたことを特徴とする無線機。
5. 請求項１記載の無線機において、前記ΔΣＡ／Ｄコンバータの外部から特性可変なフィルタはディジタルドメインのバンドカットフィルタであることを特徴とする無線機。
6. 請求項５記載の無線機において、前記フィルタ群の各フィルタは各周波数チャネルに対応する１つのピークを有するバンドパスフィルタであり、前記バンドカットフィルタは各周波数チャネルに対応する複数のノッチを有することを特徴とする無線機。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の無線機において、前記ディジタルベースバンド部としてソフトウェア無線機を用いることを特徴とする無線機。
   

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