JP2009503987A - 帯域外妨害波除去用の自己較正付き無線トランシーバ - Google Patents
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Abstract
本発明の無線トランシーバは、帯域外妨害波を動的に除去する同調可能な狭帯域LNAを含む。この同調可能な狭帯域LNAは、広い周波数帯域にわたって動作可能にすることができる。ループバック較正手順を用いて同調可能な狭帯域LNAを制御して、関係する帯域上でほぼ平坦なゲイン特性を生成する。
Description
現在、多くの無線システムが、広帯域LNA(Low Noise Amplifier:低雑音増幅器)を受信機チェーン内に用いている。無線システムはますます広い周波数範囲で動作するようになり、IEEE802.11aについては、動作周波数は4.9GHzから6.0GHzまでであり、UWBについては、動作の帯域は数GHzをカバーする。受信機チェーンの初段(アンテナの後で、フロントエンド・フィルタがあればその前)であるLNAは、動作の全帯域にわたって十分高いゲイン(利得)及び低いノイズ特性を提供する必要がある。
IEEE802.11a/g用のもののような従来の半二重無線トランシーバ(あるいは他の半二重無線システム)は、図1に示すアーキテクチャ、即ち:ベースバンド部110(ディジタルシグナルプロセッサ及びA/D、D/Aのようなアナログ機能(ブロック111)を含む)及びRF部120(送信経路(パス)121、受信経路123、Tx/Rx(送信/受信)スイッチ及びRFフィルタを含むフロントエンド125)を有する。
受信帯域の始点及び終点をFbegin及びFendで定義すれば、受信帯域幅はBWRX=Fend−Fbeginである。無線システムは、FbeginからFendまでの周波数範囲内のあらゆる信号を受信することができなければならない。このことが、今日の受信機経路内のLNAを、図2に示すように受信帯域全体にわたって可能な限り平坦な高いゲインを有するように設計する理由である。不都合なことに、LNAは実際には、Fbegin以下またはFend以上の妨害波を無視できないゲインで増幅している。これらの妨害波の増幅を回避するために、(LNAブロックの前にある)フロントエンドは通常、図2に示すように、Fbegin以下またはFend以上の妨害波を急峻に減衰させるフィルタを含む。
なお、受信帯域内の動作チャンネルの数は次式によって定義され:
Nch=(BWRX)/(BWCH)
ここに、BWCHは図3に示すように1チャンネルの帯域幅である。
Nch=(BWRX)/(BWCH)
ここに、BWCHは図3に示すように1チャンネルの帯域幅である。
次の参考文献が現在技術状況を代表するものである:
[1] ”A 2.5dB NF direct-conversion receiver front-end for HiperLAN2/IEEE802.11a”, Paola Rossi, Antonio Liscidini, Massimo Brandolini, Francesco Svelto, ISSCC 2004 conference.
[1] ”A 2.5dB NF direct-conversion receiver front-end for HiperLAN2/IEEE802.11a”, Paola Rossi, Antonio Liscidini, Massimo Brandolini, Francesco Svelto, ISSCC 2004 conference.
本発明の無線トランシーバは同調可能な狭帯域LNAを含み、この狭帯域LNAはあらゆる帯域外妨害波を動的に除去する。
本発明は、以下の図面を参照した実施例の説明から十分理解することができる。
図4に、本発明の無線トランシーバのブロック図を示す。
この無線システムは、同調可能な狭帯域LNA429、Tx−Rx結合素子427、及びLNAチューナを制御するベースバンド・プロセッサ411から来るチューナ制御信号428を含む。(要素410、420、421、423及び425は、図1に関して前に説明したのと同様の要素に対応する)。同調可能な狭帯域LNA429は、例えば参考文献1のIEEEの論文におけるように設計することができる。この同調可能LNAの周波数応答は図5に示すようにすることができる。
同調可能LNAの応答は、受信帯域全体をカバーするように設計すべきである。しかし、特別に同調される周波数Ftunedについては、同調されたLNAの応答は次式の帯域幅BWtnned_LNAを示すように設計すべきである:
BWCH<BWtnned_LNA<BWRX
BWCH<BWtnned_LNA<BWRX
LNAの同調範囲は、チッププロセス及び温度のあらゆる変動を補償するために受信帯域幅BWRX以上をカバーすべきである。
Tx−Rx結合素子は、例えば図6に示すような2つの方向性結合器で構成することができる。
Tx−Rx結合素子は、無線トランシーバが半田付けされるPCB(プリント回路基板)上にマイクロストリップ線で設計することもできる。
プロセス変動があるため、同調可能LNAは較正しなければならない。この較正を実行するために、トランシーバはRFループバックが可能であるべきである(このことは、IEEE 802.11a/b/gシステムの場合のようにシステム自体はTDD(Time Division Duplex:時分割双方向)のみでも、トランシーバが同時に送信及び受信することができるべきであることを意味する)。較正後には、トランシーバが自機の送信信号をダウンコンバートして、図7に示すように、公称の信号スイング(振れ幅)を受信機のベースバンド出力において得ることができ、最大の帯域外除去をLNAにおいて得ることができるべきである(このことは、送信周波数と受信周波数とが同一であるTDDシステムを仮定する)。図7では、要素710、711、720、721、723、725、727及び728は、図4に関して前に説明したのと同様の要素に対応する。
この較正は、システムを強化した際に、しかし(必要ならば)トランシーバが経験し得る大きな温度変動に応答して実行することができる(このことは、トランシーバが温度センサを有するべきであることを暗に意味し、今日の大部分の無線システムは温度センサを有する)。
次の較正手順を用いてLNAチューナを適切に調整することができる:
ステップ#1:
送信チェーン、受信チェーン、Tx−Rx結合素子をオン状態にし、フロントエンド内のアンテナスイッチング素子をオフ状態にする。
送信チェーン、受信チェーン、Tx−Rx結合素子をオン状態にし、フロントエンド内のアンテナスイッチング素子をオフ状態にする。
ステップ#2:
送信周波数=受信周波数=CH#1(受信動作帯域の第1チャンネル、図3参照)に設定する。
送信周波数=受信周波数=CH#1(受信動作帯域の第1チャンネル、図3参照)に設定する。
ステップ#3:
送信電力を、受信チェーンによって十分増幅することのできる低電力に設定して、(Tx−Rx結合素子を通った後に)振幅Abb_RXなる公称のベースバンド復調信号を得る。
送信電力を、受信チェーンによって十分増幅することのできる低電力に設定して、(Tx−Rx結合素子を通った後に)振幅Abb_RXなる公称のベースバンド復調信号を得る。
ステップ#4:
LNAチューナの周波数Fiを、最低周波数Ftuner_minから最高周波数Ftuner_maxまで掃引して(図5参照)、ベースバンド受信振幅Abb_RXを測定する。
LNAチューナの周波数Fiを、最低周波数Ftuner_minから最高周波数Ftuner_maxまで掃引して(図5参照)、ベースバンド受信振幅Abb_RXを測定する。
ステップ#5:
ベースバンド受信振幅Abb_RXを最大にするチューナ周波数Fiの指標iを見出す。見出した指標をiCH_#1(チャンネルCH#1についての指標i)と称する。
ベースバンド受信振幅Abb_RXを最大にするチューナ周波数Fiの指標iを見出す。見出した指標をiCH_#1(チャンネルCH#1についての指標i)と称する。
ステップ#6:
受信動作帯域の他のすべてのチャンネル(図3参照)について、ステップ#2〜ステップ#5を繰り返す。
受信動作帯域の他のすべてのチャンネル(図3参照)について、ステップ#2〜ステップ#5を繰り返す。
ステップ#7:
例えば図8に示すルックアップテーブル(LUT:早見表)をベースバンドメモリーに保存する。
例えば図8に示すルックアップテーブル(LUT:早見表)をベースバンドメモリーに保存する。
ステップ#8:
較正された受信機は、通常動作中に、ステップ#7で規定したLUTを使用する。
較正された受信機は、通常動作中に、ステップ#7で規定したLUTを使用する。
Claims (9)
- 送信機及び受信機を含むトランシーバを用いて広周波数帯域内の通信信号を受信する方法であって、前記受信機が周波数同調可能な狭帯域増幅器を含む通信信号の受信方法において、
前記送信機から前記受信機へのループバック経路を確立するステップと;
前記ループバック経路を用いて、前記広周波数帯域内の少なくとも2つの異なる副帯域内で前記増幅器を較正するステップと;
1回目に、前記増幅器に第1の増幅器設定を適用して、第1の前記副帯域内の通信信号を受信するステップと;
2回目に、前記増幅器に第2の増幅器設定を適用して、第2の前記副帯域内の通信信号を受信するステップと
を具えていることを特徴とする通信信号の受信方法。 - 前記較正するステップが、プロセス変動及び温度変動の少なくとも一方を補償することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記増幅器が、所望の受信帯域外の妨害波を大幅に除去する周波数応答を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 広周波数帯域内の通信信号を受信する無線トランシーバにおいて、
周波数同調可能な狭帯域増幅器を含む受信機、及び送信機と;
前記送信機から前記受信機へのループバック経路を確立する手段と;
前記ループバック経路を用いて、前記広周波数帯域内の少なくとも2つの異なる副帯域内で前記増幅器を較正する手段と;
1回目に、前記増幅器に第1の増幅器設定を適用して、第1の前記副帯域内の通信信号を受信し、2回目に、前記増幅器に第2の増幅器設定を適用して、第2の前記副帯域内の通信信号を受信する手段と
を具えていることを特徴とする無線トランシーバ。 - 前記較正する手段が、プロセス変動及び温度変動の少なくとも一方を補償することを特徴とする請求項4に記載の無線トランシーバ。
- 前記増幅器が、所望の受信帯域外の妨害波を大幅に除去する周波数応答を有することを特徴とする請求項4に記載の無線トランシーバ。
- 広周波数帯域内の通信信号を受信する無線トランシーバにおいて、
周波数同調可能な狭帯域増幅器を含む受信機、及び送信機と;
前記送信機から前記受信機へのループバック経路を確立するための結合回路と;
前記ループバック経路を用いて、前記広周波数帯域内の少なくとも2つの異なる副帯域内で前記増幅器を較正して、前記2つの異なる副帯域毎に増幅器設定を得るための較正回路と;
1回目に、前記増幅器に第1の前記増幅器設定を適用して、第1の前記副帯域内の通信信号を受信し、2回目に、前記増幅器に第2の前記増幅器設定を適用して、第2の前記副帯域内の通信信号を受信するための制御回路と
を具えていることを特徴とする無線トランシーバ。 - 前記較正回路が、プロセス変動及び温度変動の少なくとも一方を補償することを特徴とする請求項8に記載の無線トランシーバ。
- 前記増幅器が、所望の受信帯域外の妨害波を大幅に除去する周波数応答を有することを特徴とする請求項8に記載の無線トランシーバ。
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