JP2009290601A - 受信装置、携帯端末及び受信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】受信信号の品質を損なうことなく、受信における消費電力を抑制することが出来るものを提供することを目的とする。
【解決手段】受信装置が、マルチキャリア通信によって信号を受信する受信装置であって、受信信号の複数のキャリアから制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを取り出すバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの後段の増幅器と、前記増幅器にバイアス電流を供給する電源回路と、通信の待ち受け時に、制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを前記バンドパスフィルタに取り出させ、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に基づいて前記増幅器のダイナミックレンジを判断し、判断したダイナミックレンジに基づいて前記増幅器に供給するバイアス電流量を決定し、決定したバイアス電流量に基づいて前記増幅器へ前記電源回路にバイアス電流を供給させる制御手段を具備する。
【選択図】図2

Description

本発明は、受信装置、携帯端末及び受信方法に関する。
下記特許文献1には、妨害波のレベルが希望波のレベルよりも大きい、すなわち劣悪な通信環境であっても安定的に受信信号を復調することが出来る受信装置が開示されている。この受信装置では、妨害波を十分に除去することが出来ないバンドパスフィルタを搭載していたとしても、可変利得増幅器を線形な状態で動作させると共に直交検波器に接続したローパスフィルタによって妨害波を除去することによって、所望の周波数帯、すなわち希望波を取得することが出来る。そして、ベースバンド可変利得増幅器の利得を制御することによって希望波が支配的になったI、Qベースバンド信号を復調動作に必要な一定のレベルに調整する為、妨害波のレベルが希望波のレベルよりも大きい、すなわち劣悪な通信環境であっても、安定的に受信信号を復調することが出来る。
特開平8−340268号公報
ところで、上記従来技術では、ローパスフィルタによって妨害波を除去すると共にベースバンド可変利得増幅器の利得を制御することにより希望波を支配的にして、安定的に受信信号を復調している。しかしながら、上記従来技術の受信装置では、バンドパスフィルタに妨害波の除去のみしか行わせていない。したがって、上記受信装置をOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式等のマルチキャリア通信に対応した無線通信システムへ適応させた場合、待ち受け時にバンドパスフィルタによる必要のない通信チャネルが割り当てられたキャリアの除去が出来ない為に、制御チャネルが割り当てられたキャリアと共に通信チャネルが割り当てられたキャリアを処理しなければならない。その為、上記従来技術では、通信の待ち受け時であっても通信チャネルが割り当てられたキャリアに合わせて増幅器にバイアス電流を供給しなければならず、消費電力を抑制するという観点から改善の余地が残されている。
本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、受信信号の品質を損なうことなく、受信における消費電力を抑制することが出来るものを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明では、受信装置に係る第1の解決手段として、マルチキャリア通信によって信号を受信する受信装置であって、受信信号の複数のキャリアから制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを取り出すバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの後段の増幅器と、前記増幅器にバイアス電流を供給する電源回路と、通信の待ち受け時に、制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを前記バンドパスフィルタに取り出させ、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に基づいて前記増幅器のダイナミックレンジを判断し、判断したダイナミックレンジに基づいて前記増幅器に供給するバイアス電流量を決定し、決定したバイアス電流量に基づいて前記増幅器へ前記電源回路にバイアス電流を供給させる制御手段を具備するという手段を採用する。
本発明では、受信装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記制御手段は、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に応じた前記増幅器のダイナミックレンジに基づくバイアス電流量を前記受信電界強度毎に登録するバイアス電流量決定テーブルを記憶し、前記制御手段は、前記バンドパスフィルタに取り出させた制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度及び前記バイアス電流量決定テーブルに基づいて前記増幅器に供給するバイアス電流量を決定するという手段を採用する。
本発明では、受信装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記マルチキャリア通信において制御チャネルが割り当てられるキャリアが可変である場合に、前記バンドパスフィルタとして帯域可変フィルタを採用し、前記制御手段は、制御チャネルが割り当てられたキャリアに応じて前記帯域可変フィルタに通過帯域を変更させ、前記帯域可変フィルタに制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを取り出させるという手段を採用する。
本発明では、携帯端末に係る第1の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段を採用する受信装置を具備するというという手段を採用する。
本発明では、受信方法に係る第1の解決手段として、マルチキャリア通信によって信号を受信する受信装置における受信方法であって、通信の待ち受け時に、受信信号の複数のキャリアから制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを取り出し、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に増幅器のダイナミックレンジを基づいて判断し、判断したダイナミックレンジに基づいて前記増幅器に供給するバイアス電流量を決定し、決定したバイアス電流量に基づいて前記増幅器へバイアス電流を供給するという手段を採用する。
本発明によれば、受信装置が、通信の待ち受け時に、制御チャネルが割り当てられたキャリアのみをバンドパスフィルタに取り出させ、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に基づいて増幅器のダイナミックレンジを判断し、判断したダイナミックレンジに基づいて増幅器に供給するバイアス電流量を決定し、決定したバイアス電流量に基づいて増幅器へ電源回路にバイアス電流を供給させる制御手段を具備している。その為に、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアの受信電界強度が制御チャネルが割り当てられたキャリアよりも高いとすると、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアの受信電界強度に基づいて増幅器のバイアス電流量が決定されるものと比較して、本発明に係る受信装置の方が、制御チャネルが割り当てられたキャリアに基づいて増幅器のバイアス電流量が決定するので消費電力を抑えることが出来る。また、この受信装置では、待ち受け時である場合に、バンドパスフィルタによって制御チャネルが割り当てられたサブキャリアを取り出すので受信品質に影響を与えることがない。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、携帯端末に関する。
図1は、本実施形態に係る携帯端末Aによって構成される無線通信システムのシステム構成図である。
この無線通信システムは、図1に示すように携帯端末A及び基地局Bから構成される。
携帯端末Aと基地局Bとは、直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式を多元接続通信方式として相互に通信する通信装置である。基地局Bは、その他の基地局(図示略)と所定間隔をあけて離散的に配置されており、各々に割り当てられたセルにおいて携帯端末Aと通信を行う。
周知のようにOFDMA方式とは、携帯端末A及び他の携帯端末(図示略)が直交関係にある全てのサブキャリアを共有し、複数のサブキャリアの集まりを1つのグループとして位置づけ、各携帯端末に割り当てることによって多元接続を実現する技術である。
次に、携帯端末Aの機能構成を、図2を参照して説明する。図2は、本実施形態に係る携帯端末Aの機能構成を示す機能ブロック図である。
携帯端末Aは、受信部1、送信部2、操作部3、表示部4、記憶部5、電源回路6及び制御部7から構成されている。そして、上記受信部1は、アンテナ1a、第1BPF(Band Pass Filter)1b、LNA(Low Noise Amplifier)1c、第1ミキサ1d、第1接続先切替スイッチ1e、第2BPF1f、制御チャネル通過BPF1g、第2接続先切替スイッチ1h、第1増幅器1i、第2ミキサ1j、第2増幅器1k、A/Dコンバータ1l及びOFDMA復調処理部1mから構成される。
アンテナ1aは、基地局Bからの信号を受信するためのアンテナであり、基地局Bから受信した受信信号を第1BPF1bへ出力する。
第1BPF1bは、アンテナ1aから入力される受信信号から受信帯域内以外の不要な周波数成分を減衰し、不要な周波数成分を減衰した受信信号(OFDM信号)をLNA1cへ出力する。なお、この第1BPF1bでは、10MHz帯域幅の受信帯域の信号を通過させる。
LNA1cは、雑音指数の低い増幅器であり、第1BPF1bから入力された高周波帯域のOFDM信号を増幅し、第1ミキサ1dに出力する。
第1ミキサ1dは、LNA1cから入力されたOFDM信号と、局部信号発振器(図示略)から入力される局部信号とをミキシングすることで、OFDM信号を第1中間周波数帯へ周波数変換(ダウンコンバート)し、この第1中間周波数帯のOFDM信号を出力する。
第1接続先切替スイッチ1eは、スイッチ素子によって構成される半導体スイッチであり、制御部7の制御の下、第1ミキサ1dの接続先を第2BPF1fまたは制御チャネル通過BPF1gへ切り替える、すなわち第1ミキサ1dからの第1中間周波数帯のOFDM信号の出力先を切り替えるスイッチである。
第2BPF1fは、イメージ周波数を除去することを目的とするものであり、第1ミキサ1dから入力される第1中間周波数帯のOFDM信号から所望の帯域以外の不要な周波数成分を減衰し、このOFDM信号を第1増幅器へ出力する。なお、この第2BPF1fでは、10MHz帯域幅の第1中間周波数帯の信号を通過させる。
制御チャネル通過BPF1gは、第1ミキサ1dから入力される第1中間周波数帯のOFDM信号から制御チャネルが割り当てられたサブキャリア以外の不要な周波数成分を減衰し、このOFDM信号を第1増幅器1iへ出力する。そして、この無線通信システムにおいて制御チャネルが割り当てられるサブキャリアの帯域幅が900kHzである為、この制御チャネル通過BPF1gにおける通過帯域幅は、制御チャネルが割り当てられたサブキャリアの帯域幅である900kHzになっている。
第2接続先切替スイッチ1hは、スイッチ素子によって構成される半導体スイッチであり、制御部7の制御の下、第1ミキサ1dの接続先を第2BPF1fまたは制御チャネル通過BPF1gへ切り替えるスイッチである。なお、制御部7は、第1接続先切替スイッチ1eに第1ミキサ1dを第2BPF1fへ接続させている場合には、第2接続先切替スイッチ1hに第1増幅器1iを第2BPF1fへ接続させ、また第1接続先切替スイッチ1eに第1ミキサ1dを制御チャネル通過BPF1gへ接続させている場合には、第2接続先切替スイッチ1hに第1増幅器1iを制御チャネル通過BPF1gへ接続させる。
第1増幅器1iは、第2BPF1fまたは制御チャネル通過BPF1gから入力される第1中間周波数帯のOFDM信号を増幅させ、このOFDM信号を第2ミキサ1jへ出力する。
第2ミキサ1jは、第1増幅器1iから入力されたOFDM信号と、局部信号発振器(図示略)から入力される局部信号とをミキシングすることで、OFDM信号を第2中間周波数帯へ周波数変換(ダウンコンバート)し、この第2中間周波数帯のOFDM信号を第2ミキサ1jへ出力する。
第2増幅器1kは、第2ミキサ1jから入力される第2中間周波数帯のOFDM信号を増幅させ、このOFDM信号をA/Dコンバータ1lへ出力する。
A/Dコンバータ1lは、第2増幅器1kから入力される第2中間周波数帯のOFDM信号をアナログ信号からデジタル信号へ変換し、このデジタル信号へ変換されたOFDM信号をOFDMA復調処理部1mへ出力する。
OFDMA復調処理部1mは、A/Dコンバータ1lから入力されたOFDM信号にフーリエ変換処理、デジタル復調処理、パラレル/シリアル変換処理等を施すことによってベースバンド信号を生成し、このベースバンド信号を制御部7へ出力する。また、OFDMA復調処理部1mは、OFDM信号のRSSI(Received Signal Strength Indicator:受信電界強度)を検出し、この検出結果を制御部7へ出力する。
送信部2は、制御部7の制御の下、データ信号に対してシリアル/パラレル変換処理、サブキャリア変調処理及び逆高速フーリエ変換処理等を実行することによって生成したOFDM信号を基地局Bへ送信する。
操作部3、電源キー、テンキー、各種ファンクションキー等の各種操作キーから構成されており、これらの操作キーに対するユーザの操作指示を制御部7に出力する。
表示部4は、例えば液晶モニタまたは有機ELモニタ等であり、制御部7から入力される信号に基づいて画像や文字からなる各種画面を表示する。
記憶部5は、不揮発性メモリであり、制御部7による制御の下、バイアス電流量決定テーブル等の各種情報を記憶する。
図3は、上記バイアス電流量決定テーブルを示す図である。図4に示すようにバイアス電流量決定テーブルには、制御チャネルが割り当てられたサブキャリアのRSSIに応じて第1増幅器1i及び第2増幅器1kへ電源回路から供給するバイアス電流量が登録されている。制御部7は、このバイアス電流量決定テーブルに基づいて、第1増幅器1i及び第2増幅器1kへ供給するバイアス電流量を決定し、電源回路6を制御する。なお、制御部7の動作については、詳細を後述する。
電源回路6は、携帯端末Aの各部に供給する電力を制御する回路であり、制御部7の制御の下、第1増幅器1i及び第2増幅器1kに供給するバイアス電流を制御する。
制御部7は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)から構成される内部メモリ並びに上記受信部1、送信部2、操作部3、表示部4、記憶部5及び電源回路6と信号の入出力をそれぞれ行うインタフェース回路等から構成されており、上記ROMに記憶された制御プログラム、受信部1が受信する信号、操作部3が受け付ける操作指示に基づいて携帯端末Aの全体動作を制御する。なお、ROMに記憶されている制御プログラムは、消費電力抑制プログラムを備えており、制御部7はこの消費電力低減プログラムに基づいて信号の受信における消費電力を抑制する処理を実行する。なお、制御部7が実行する制御処理の詳細については、以下に携帯端末Aの動作として説明する。
次に、上記構成の携帯端末Aの動作について、図4のフローチャートを参照して説明する。図4は、本実施形態に係る携帯端末Aの動作を示すフローチャートである。
まず、携帯端末Aの制御部7は、基地局Bとの通信において待ち受け状態であるか否か判定する(ステップS1)。このステップS1における待ち受け状態とは、音声通信及びデータ通信を実行していない状態、すなわち携帯端末Aに対して通信チャネルが割り当てられておらず、制御チャネルのみによって基地局Bと通信している状態である。
s制御部7は、ステップS1において『YES』と判定した場合には、すなわち待ち受け状態である場合には、第1接続先切替スイッチ1eを第1ミキサ1dと制御チャネル通過BPF1gを接続するように制御すると共に第2接続先切替スイッチ1hを第1増幅器1iと制御チャネル通過BPF1gを接続するように制御する(ステップS2)。そして、ステップS2の後に、OFDMA復調処理部1mが、制御チャネル通過BPF1gを通過した制御チャネルが割り当てられたサブキャリアのRSSIを検出し、その検出結果を制御部7へ出力する。
制御部7は、前記検出結果とバイアス電流量決定テーブルに基づいてバイアス電流量を決定し(ステップS3)、電源回路6に対しこの決定したバイアス電流量に基づいて第1増幅器1i及び第2増幅器1kへバイアス電流を供給するよう制御する(ステップS4)。
バイアス電流決定テーブルに登録されているRSSIに応じたバイアス電流量の決定方法について、図5を参照して説明する。
図5は、第1増幅器1i及び第2増幅器1kが線形性(リニアリティ)を保って増幅することができる信号レベルの範囲(ダイナミックレンジ)を示す模式図である。図5の(a)は、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアを含むOFDM信号を第1増幅器1i及び第2増幅器1kによって増幅する場合のダイナミックレンジを示し、図5の(b)は、制御チャネルが割り当てられたサブキャリアのみを含むOFDM信号を第1増幅器1i及び第2増幅器1kによって増幅する場合のダイナミックレンジを示す。
従来、図5の(a)に示すように、第1増幅器1i及び第2増幅器1kのダイナミックレンジは、OFDM信号に含まれる制御チャネルが割り当てられたサブキャリア及び通信チャネルが割り当てられたサブキャリアのRSSIの最大値を基準に決定されている。例えば、携帯端末Aを有する無線通信システムにおいて、制御チャネルのデジタル変調方式がQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)でありかつ通信チャネルのデジタル変調方式が256QAM(Quadrature Amplitude Modulation)である場合に、QPSKより高い最大振幅レベルを有する256QAMを変調方式とする通信チャネルは、制御チャネルより高いRSSIを示す。その為、図5の(a)に示すように、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアのRSSIを基準に第1増幅器1i及び第2増幅器1kのダイナミックレンジを決められることになる。
しかし、図5の(b)に示すように、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアを除去することによって、制御チャネルが割り当てらたサブキャリアのRSSIを基準に第1増幅器1i及び第2増幅器1kのダイナミックレンジを決めることが出来る為、ダイナミックレンジの上限を下げる、すなわちダイナミックレンジを狭くすることが出来る。そして、このように第1増幅器1i及び第2増幅器1kのダイナミックレンジを狭くする為に、第1増幅器1i及び第2増幅器1kに電源回路から供給するバイアス電流の電流量を下げる。そして、第1増幅器1i及び第2増幅器1kのダイナミックレンジは、図5の(a)及び図5の(b)に示すように、RSSIに所要CNR(Carrier to Noise ratio)と、十分な受信品質を維持する為のマージンとを加算した値に基づいて決定される。
制御部7は、ステップS1において『NO』と判定した場合には、すなわち待ち受け状態でない場合には、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアを含むOFDM信号を増幅する必要がある為、第1接続先切替スイッチ1eを第1ミキサ1dと第2BPF1fとを接続するように制御する共に第2接続先切替スイッチ1hを第1増幅器1iと第2BPF1fとを接続するように制御する(ステップS5)。そして、制御部7は、通常のバイアス電流量に基づいて第1増幅器1i及び第2増幅器1kにバイアス電流を供給するよう電源回路6を制御する(ステップS6)。
以上説明したように、携帯端末Aにおいて、制御部7が、待ち受け状態である、すなわち制御チャネルのみによって通信をしている場合に、第1接続先切替スイッチ1e及び第2接続先切替スイッチ1hに接続先を切り替えさせることによって、制御チャネル通過BPF1gにOFDM信号から通信チャネルが割り当てられたサブキャリアを除去させ、制御チャネルのサブキャリアのRSSI及びバイアス電流量決定テーブルに基づいて第1増幅器1i及び第2増幅器1kへ供給するバイアス電流量を決定する為、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアを含むOFDM信号を増幅する場合と比較して第1増幅器1i及び第2増幅器1kのダイナミックレンジを狭くする、すなわち第1増幅器1i及び第2増幅器1kに供給するバイアス電流量を低減する為、消費電力を抑制することが出来る。また、この携帯端末Aでは、待ち受け時である場合に、通信チャネルが割り当てられたサブキャリアを減衰して、制御チャネルが割り当てられたサブキャリアを取り出す為、受信品質に影響を与えることはない。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)携帯端末Aによって構成される無線通信システムにおいて制御チャネルが割り当てられるサブキャリアの周波数が可変である場合に、制御チャネル通過BPF1gとして帯域可変フィルタを採用することによって、制御チャネルが割り当てられるサブキャリアの変更に応じて帯域可変フィルタを通過する周波数帯域を変更することによって、OFDM信号から制御チャネルが割り当てられたサブキャリアのみを取り出すことが出来る。
本発明の一実施形態に係る携帯端末Aによって構成される無線通信システムのシステム構成図である。 本発明の一実施形態に係る携帯端末Aの機能構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る携帯端末Aのバイアス電流決定テーブルである。 本発明の一実施形態に係る携帯端末Aの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る携帯端末Aの第1増幅器1i及び第2増幅器1kが線形性(リニアリティ)を保って増幅することができる信号レベルの範囲(ダイナミックレンジ)を示す模式図である。
符号の説明
A…携帯端末、B…基地局、1…受信部、1a…アンテナ、1b…第1BPF、1c…LNA、1d…第1ミキサ、1e…第1接続先切替スイッチ、1f…第2BPF、1g…制御チャネル通過BPF、1h…第2接続先切替スイッチ、1i…第1増幅器、1j…第2ミキサ、1k…第2増幅器、1l…A/Dコンバータ、1m…OFDMA復調処理部、2…送信部、3…操作部、4…表示部、5…記憶部、6…電源回路、7…制御部

Claims (5)

  1. マルチキャリア通信によって信号を受信する受信装置であって、
    受信信号の複数のキャリアから制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを取り出すバンドパスフィルタと、
    前記バンドパスフィルタの後段の増幅器と、
    前記増幅器にバイアス電流を供給する電源回路と、
    通信の待ち受け時に、制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを前記バンドパスフィルタに取り出させ、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に基づいて前記増幅器のダイナミックレンジを判断し、判断したダイナミックレンジに基づいて前記増幅器に供給するバイアス電流量を決定し、決定したバイアス電流量に基づいて前記増幅器へ前記電源回路にバイアス電流を供給させる制御手段を具備することを特徴とする受信装置。
  2. 前記制御手段は、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に応じた前記増幅器のダイナミックレンジに基づくバイアス電流量を前記受信電界強度毎に登録するバイアス電流量決定テーブルを記憶し、
    前記制御手段は、前記バンドパスフィルタに取り出させた制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度及び前記バイアス電流量決定テーブルに基づいて前記増幅器に供給するバイアス電流量を決定することを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
  3. 前記マルチキャリア通信において制御チャネルが割り当てられるキャリアが可変である場合に、
    前記バンドパスフィルタとして帯域可変フィルタを採用し、
    前記制御手段は、制御チャネルが割り当てられたキャリアに応じて前記帯域可変フィルタに通過帯域を変更させ、前記帯域可変フィルタに制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを取り出させることを特徴とする請求項1または2に記載の受信装置。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の受信装置を具備することを特徴とする携帯端末。
  5. マルチキャリア通信によって信号を受信する受信装置における受信方法であって、
    通信の待ち受け時に、受信信号の複数のキャリアから制御チャネルが割り当てられたキャリアのみを取り出し、制御チャネルが割り当てられたキャリアの受信電界強度に増幅器のダイナミックレンジを基づいて判断し、判断したダイナミックレンジに基づいて前記増幅器に供給するバイアス電流量を決定し、決定した電流量に基づいて前記増幅器へバイアス電流を供給することを特徴とする受信方法。
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