JP2009512273A - 集積度の高いマルチモードチューナのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
受信機の信号対雑音比を調節する方法は、RF信号のピークパワーを測定し、測定されたピークパワーに基づいて、RF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定することを含む。本方法は、RF信号のパワーが所望の動作レンジにないと判定されたとき、受信機のRF減衰を調節することをさらに含む。本方法は、IF信号のピークパワーを測定し、測定されたピークパワーに基づいて、IF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定し、IF信号のピークパワーが所望の動作レンジにないと判定されたとき、受信機のIF減衰を調節することを更に含む。
Description
本発明は、一般にチューナに関し、より詳細には、マルチモード動作向けに構成される集積度の高いチューナに関する。
テレビジョン又はセットトップボックスにおけるキーコンポーネントはチューナである。チューナは、テレビジョン又はセットトップボックスが異なるチャネルに同調又は選択するのを可能にするコンポーネントである。より詳細には、チューナは、多数のチャネルを受信するために構成される任意のタイプの受信機におけるキーコンポーネントである。したがって、チューナは、望まれないチャネルでの信号をブロック又はフィルタリングしつつ、所望のチャネルにおいて同調するために構成される。また、チューナは、受信された信号をフィルタリングし、望まれない雑音又は干渉信号を阻止又は減衰するために構成される。
明らかに、チューナのパフォーマンスは、テレビジョン又はセットトップボックスの全体のパフォーマンスに影響を及ぼす。たとえば、チューナが、望まれない信号、望まれないチャネル上の信号の阻止又は減衰について良好な機能を果たさない場合、テレビジョン又はセットトップボックスは、「良好な受信」を有さない。良好な受信は、特に高精細テレビジョンによる、クリアプロダクトディファレンシエータ(clear product differentiator)であり、問題、及びビデオコンシューマエレクトロニクスに受信品質に関するプロファイルを生じる。チューナは、テレビジョン又はセットトップボックスにおける最も高価なコンポーネントのうちの1つであることがある。したがって、チューナの設計は、コストを低減しつつ、パフォーマンスを改善するための必要により駆動されることがある。低減されたコストは、低減されたサイズ、及び増加されたコンポーネントの集積と結合される。
チューナの集積及び増加されるパフォーマンスの分野で多くのことが行われているが、従来のチューナは、パフォーマンス及び集積の制限をなお受けており、この制限は、従来のチューナのサイズ、コスト及び機能に影響を及ぼし、したがってチューナが最終的に搭載される製品に影響を及ぼす。
図1は、従来の受信機100を例示する図である。従来の受信機は、例示される以外の更なるコンポーネントを有することが理解される。かかるコンポーネントは公知であるが、以下の説明には関係がなく、したがって明確さのために省略される。受信機100は、たとえばケーブル又は地上波テレビジョン又はセットトップボックスに含まれる。受信機100は、マルチチャネル信号が受信されるアンテナ又はケーブル入力と直接にインタフェースされることがある。
従来のレシーバは、ケーブル及び地上波用途の両者について様々なデジタル及びアナログ規格のうちの1つに従って動作するために構成される。適用可能な規格は、システムの全体の帯域幅及びチャネルスキームを定義する。言い換えれば、それぞれのシステムは、所定の帯域幅が割り当てられる。次いで、その帯域幅は、所定の数のチャネルに分割される。次いで、それぞれのチャネルは、チャネル帯域幅、搬送波周波数、又は複数の搬送波周波数により定義される。
たとえば、標準的なブロードキャスト地上波システムでは、チャネル2−13は、54MHz〜216MHzに及ぶVHF帯域にあり、チャネル14−83は、410MHzから890MHzに及ぶUHF帯域にある。UHF帯域及びVHF帯域は、周波数スペクトルの無線周波(RF)部分にある。標準的なブロードキャスト地上波システムにおけるそれぞれのチャネルは、6MHz帯域幅を有し、すなわちVHF及びUHF帯域は、複数の6MHzチャネルに分割される。次いで、それぞれのチャネルは、ビデオデータ向けキャリア、カラーデータ向けキャリア及びオーディオデータ向けキャリアといった3つの搬送波と関連付けされる。ビデオキャリアは、低いバンドエッジを超える1.25MHzに位置され、カラーキャリアは、ビデオキャリアを超える3.8MHzに位置され、オーディオキャリアは、ビデオキャリアを超える4.5MHzに位置される。
受信機100のような従来の受信機は、フロントエンドチューナ102、プロセッサ104を含む幾つかのコンポーネント、及び、たとえば外部フィルタ114及び120を含む幾つかの他のコンポーネントを含むことがある。チューナ102は、RFステージ122及び中間周波(IF)ステージ124、及び低いIFステージ126といった3つのステージを典型的に含む。RFステージ122は、たとえばVHF帯域及びUHF帯域において、RF信号を受信し、RF信号を更なる処理のためにIF信号に変換するために構成される。チューナ102のような多くの従来のチューナは、RF信号を高いIFにアップコンバートし、チューナ102への入力で必要とされるフィルタリングの量を低減する。IFセクション124では、IF信号を、プロセッサ104による更なる処理のために低いIF信号に変換するために構成される。プロセッサ104は、たとえばビデオ、カラー及びオーディオデータといった実際のデータを回復するため、低いIF信号を復調するために構成される。他の実現では、復調器は、プロセッサ104から分離される。
RFセクション122では、受信された信号は、バンドパスフィルタ106を使用してはじめにフィルタリングされ、このフィルタは、所望の帯域幅又はチャネルのレンジ外の望まれない信号を除去又は減衰するために構成される。フィルタリングされた信号は、低雑音増幅器(LNA)108に通過されることがある。LNA108は、増幅された信号に非常に僅かな雑音を加えつつ、低い電力信号を増幅することで非常に低い電力信号の受信に役立つ。次いで、増幅された信号は、典型的に、自動利得制御(AGC)増幅器110により増幅される。AGC110の利得は、たとえば、プロセッサ104により制御される。次いで、信号は、ミキサ112によりIF信号に変換される。ミキサ112は、受信されたRF信号を局部発振器(LO)信号と結合し、所望のIF信号を生成するように構成される。LO信号は、所望のチャネルに基づいて適切な周波数に同調される。
次いで、IF信号は、IFセクション124においてフィルタ114によりフィルタリングされる。フィルタ114は、典型的に表面弾性波(SAW)フィルタである。SAWフィルタは多くの利点を有する一方で、それらのサイズ及び構成は、たとえばチューナといった他のコンポーネントとの集積を妨げる。次いで、フィルタリングされた信号は、ミキサ118により低いIFに混合され、このミキサは、IF信号をIF LO信号と結合する。IF LO信号は、所望のチャネルに基づいて適切な周波数に同調される。
次いで、低いIF信号は、フィルタ120によりフィルタリングされて、低いIFセクション126において望まれない画像信号を除き、最終的にプロセッサ104に送出する。さらに、フィルタ120は、外部のSAWフィルタであることがある。次いで、信号は、AGC116により増幅される。
上述されたように、チューナ102のような従来のチューナは、幾つかの制限に苦しむ。たとえば、従来のチューナは、用途及び規格に特化してIFセクション又は低いIDセクションにおいて外部のSAWフィルタを有する。言い換えれば、たとえばフィルタ120の帯域幅は、チューナ100が実現するために構成される規格に基づいて定義される。たとえば、米国では、TV及びデジタルケーブルチャネルは、適切なSAWフィルタは6MHzフィルタであるように6MHz離れており、欧州では、TV及びデジタルケーブルチャネルは、適切なSAWフィルタは8MHzであるように8MHz離れている。結果として、6MHzSAWフィルタにより米国において機能するために設計されたチューナは、欧州において機能するために設計されたチューナとして機能せず、その逆も同様である。結果として、チューナの製造業者は、エンドマーケットに依存して異なるTVチューナを構築する必要があり、世界の如何なる場所で使用するための単一のシェルフチューナを構築することができない。
さらに、従来のチューナでは、RF及び、たとえばAGC110及び112のそれぞれといったIF AGCが使用され、チューナへの入力での信号のパワーレベルに関わらず、低いIF信号のパワーレベルを固定された値に調節する。従来のチューナは、いわゆるテイクオーバポイントアルゴリズムを使用して、対応する規格のダイナミックレンジにわたりRF AGC及びIF AGCを調節する。この技術は実現するのにシンプルであるが、柔軟性を欠き、特に地上波の用途で様々な異なるRF環境の下で最適なパフォーマンスを下回る結果となる。
たとえば、テイクオーバポイント技術は、固定され、チューナについて予め定義されたRFの状況を想定し、次いで、この想定された状況についてRF及びIF AGC設定を最適化する。しばしば、想定される状況は、受信機が粗悪なケースの状況下で機能することを保証するために粗悪なケースの状況である。チューナが異なるRFの状況を経験する場合、想定される状況は、明白に誤りとなる。これは、AGC設定が実際の状況について最適化されないので、実際に、パフォーマンスに悪影響を及ぼす。AGCのテイクオーバポイントについて想定される状況が粗悪なケースの状況である場合、チューナは、大部分の時間で良好な状況を受ける。結果として、従来のチューナのパフォーマンスは、大部分の状況下で最適化されず、チューナの出力での信号対雑音比(SNR)が、実際の状況についてテイクオーバポイントが調節されていた場合にチューナが伝達することができるSNRではない可能性が高くなる。従来のチューナにおけるテイクオーバポイントを調節することができないことは、RF環境が位置から位置へ、時間から時間へと変動する地上波の用途において特に悪影響を有する可能性がある。
実際の動作状況下でIF及びRF AGCの動的な調節を含むチューナは、広い範囲の動作状況下で改善されたSNR及びチューナの最適化を可能にする。チューナは、動作の間にSNRを測定し、次いでSNRを最適化するためにIF及びRF AGC値を調節するために構成される。
別の態様では、チューナは、集積されたIFバンドパスフィルタを含み、その帯域幅は、異なる規格についてプログラムされる。
本発明のこれらの特徴、態様及び実施の形態、並びに他の特徴、態様及び実施の形態は、発明を実施するための最良の形態と題されたセクションで以下に記載される。
本発明の特徴、態様及び実施の形態は、添付図面を参照して記載される。
図2は、本明細書で記載されるシステム及び方法に従って構成される例示的な受信機200を示す図である。本明細書で記載される実施の形態では、受信機200は、テレビジョン又はセットトップボックスの一部であることが想定されるが、受信機200は、他のタイプの用途向けに設計された受信機とすることができることが明らかである。したがって、図2の実施の形態、及び後続する説明は、特定の用途又はアーキテクチャに本明細書の実施の形態を制限するものとして見られるべきではない。
図2は、本明細書で記載されるシステム及び方法に従って構成される例示的な受信機200を示す図である。本明細書で記載される実施の形態では、受信機200は、テレビジョン又はセットトップボックスの一部であることが想定されるが、受信機200は、他のタイプの用途向けに設計された受信機とすることができることが明らかである。したがって、図2の実施の形態、及び後続する説明は、特定の用途又はアーキテクチャに本明細書の実施の形態を制限するものとして見られるべきではない。
受信機200は、チューナ202、外部フィルタ216及びプロセッサ204を有する。受信機200により受信された信号は、はじめにLNA206により増幅され、次いでRF AGC208により増幅され、RF AGCは、以下に記載されるようにプロセッサ204の制御下にある。増幅された信号は、ピーク検出器210に送出され、この検出器の動作も以下に詳細に記載される。ピーク検出器210の後、信号は、ミキサ212でRF LO信号と混合されてIF信号に変換され、このIF信号は、フィルタ214及び216を介してフィルタリングされる。次いで、フィルタリングされた信号は、以下に記載されるように、プロセッサ204の制御下でIF AGC218により増幅される。増幅された信号は、第二のピーク検出器220に送出される。
ピーク検出器220の後、信号は、ミキサ226を介して低いIF信号に変換される。所定の実施の形態では、受信機202は、ミキサ226を含むイメージリジェクションブロック222を有する。イメージリジェクションブロック222の動作は、以下に更に詳細に説明される。低いIF信号は、プロセッサ204に送出される前に、可変利得増幅器(VGA)230により増幅される。以下に説明されるように、プロセッサ204は、プロセッサ204による更なる処理のために低いIF信号をベースバンド信号に変換するために復調器を必要とする。
記載されるように、本質的に3つのAGCが受信機200内に存在し、すなわちRF AGC208、IF AGC218及びVGA230である。これらAGCは、所定の実施の形態では、3ワイヤ制御インタフェースを介してデジタルプロセッサ204から制御される。他の実施の形態では、AGCは、2ワイヤ制御インタフェースを介してデジタルプロセッサ204から制御される。かかる実施の形態では、IF AGC218及びVGA230は、同じ外部の制御電圧で制御される。代替的に、IF AGC218又はVGA230は、VGA230が外部制御されるかに依存して、たとえば4オプションにより予め定義された値に固定され、その逆も同様である。または、別の実施の形態では、IF AGC及びVGAの両者は、I2Cプログラミングラインを介して4オプションにより予め定義された値に固定される。
従来の受信機とは異なり、プロセッサ204は、粗悪なケースの状況のような想定される状況とは対照的に、経験される実際のRF環境のSNRパフォーマンスを最適化するために設計される認識に基づいたアルゴリズムを実現するために構成される。これは、RF環境及び所望の信号に対する望まれない信号の比率が未知であり、位置から位置及び/又は時間から時間に変化する、特に地上波の用途においてパフォーマンスを改善するために有効である。一般に、考えは、受信機200の出力でのSNRが最大となるように、後続のミキサ212及び/又は226のそれぞれを飽和又は圧縮することなしに、RF AGC208及びIF AGC218の電圧値を最適化することである。
RF及びIF AGC電圧値を調節することが望まれ、結果として、チューナゲイン設定を調節することが望まれ、これにより、IF出力レベルは、RF入力レベルに関わらず、復調器への所与のフルスケール(FS)入力にある。従来のテイクオーバポイントアルゴリズムを使用した従来のチューナでは、RF入力信号が受信機のノイズフロアに非常に近いとき、復調器は、一定の予め定義された値でRF AGCを維持しつつ、IF AGC電圧値を調節する。RF入力信号レベルが増加すると、復調器は、RF AGCテイクオーバポイントと呼ばれることがある閾値又は予め定義されたIF AGC電圧に到達するまで、IF AGCを調節し続ける。RF AGCテイクオーバポイントは、受信機のフロントエンドが所与のRF入力レベルについて飽和されないことを保証するRF AGCの減衰レベルを判定することで典型的に定義される。
以下、更にRF入力信号レベルを増加することで、RF AGCテイクオーバポイントにひとたび到達すると、復調器は、所望のIF出力レベルを達成するために一定のIF AGC電圧を維持しつつ、RF AGC電圧を調節し始める。したがって、チューナの出力SNRを調節する自由度は、RF AGCテイクオーバポイントのみである。しかし記載されたように、この値は、典型的に想定される粗悪なケースの状況に基づいており、多数の動作状況下での最終的なパフォーマンス以下となる。したがって、本明細書で記載されるシステム及び方法に従って実現される認識に基づいたアルゴリズムにより、広い動作状況のレンジにわたり良好な最適化となる。
図2の実施の形態では、受信機200は、ヘテロダイン受信機であるが、本明細書で記載されるシステム及び方法は、アーキテクチャにおいてヘテロダイン又はホモダインである受信機及び/又はチューナに適用される。結果として、受信機のステージの数及びタイプと同様に、存在するAGCの数は変動するが、本明細書で記載されるシステム及び方法に係るパフォーマンスを最適化するために使用される認識に基づいたアルゴリズムを適用することもできる。RF AGC208及びIF AGC218に加えて、チューナ202は、VGA230をも含む。言い換えれば、以下に記載される認識に基づいたアルゴリズムを実現するプロセッサ204の制御下で3つのAGCが本質的に存在する。認識に基づいたアルゴリズムは、SNRが最大にされ、RFミキサ212が飽和されないことを保証するように、RF AGCを制御するために設計される。同様に、IF AGC218は、IFミキサ226が飽和されないことを保証するために制御される。
図5は、本明細書で記載された認識に基づいたアルゴリズムのハイレベルの実施の形態を示すフローチャートである。図5のプロセスは、チューナ/受信機の出力でのSNRの最適化を保証するため、プロセッサ204の制御下で実現される。はじめに、ステップ502、RF信号レベルが測定し、たとえば、RFミキサ212に入力するRF信号のピーク電力強度が測定される。ステップ504では、RF信号レベルが所望の動作レンジ内にあるかが判定される。ステップ504でRF信号レベルが所望のレンジ外にあると判定された場合、ステップ506で信号レベルが調節され、たとえば、RF AGC208は、RF信号レベルを所望のレンジ内にするように制御される。
ひとたびRF信号が所望のレンジ内にあると、ステップ508でIF信号レベルは測定される。たとえば、IFミキサ226に入力するIF信号のピークの電力強度は、たとえばピーク検出器220を介して測定される。ステップ510では、IF信号レベルは所望の動作レンジ内にあるかが判定される。ステップ510でIF信号レベルが所望の動作レンジ内にあると判定された場合、ステップ512で信号レベルが調節され、たとえば、IF AGC218は、IF信号レベルが所望のレンジ内にあるように制御される。ひとたびIF信号レベルは所望のレンジ内にあると、ステップ514でIF出力が測定され、ステップ518でIF出力がフルスケールであるかに関して判定が行われる。フルスケールでない場合、ステップ516で、IF出力をフルスケールにするために、たとえばIF VGA230を介してIF出力が調節される。
このように、ミキサは飽和されていないが、歪みなしで許容することができる信号の最高レベルに近い信号で動作する。結果として、すなわち最適な3次インターセプトポイント(IIIP3)及び雑音指数(NF)が同時に達成されるとき、ミキサは、それら最適なSNRパフォーマンス設定である。
図2の例では、ピーク検出器210及び220は、ミキサに入力する信号のピークの電力強度を判定するために使用される。このことは、AGC調節が幾つかの想定される、たとえば粗悪なケースのシナリオよりはむしろ動作条件に基づくという利点を有する。所定の実施の形態では、RFピーク検出器210は、ブロードバンドであり、IFピーク検出器220は、外部のSAWバンドパスフィルタと同様に広い。たとえば、1つの特定の実現では、ピーク検出器210及び220は、それぞれ135及び3チャネルの幅である。かかる例では、測定されたパワーは所望の信号のみによるか、又は所望の信号及び望まれない信号の組み合わせ、たとえば隣接するチャネル信号によるかは未知である。結果として、隣接チャネルの所望の信号(Desired signal)に対する望まれない信号(Undesired signal)の比率(U/D)を判定するため、更なるデータが必要とされる。さらに、出力SNRは最大にされる必要があるので、調節が所望の効果を有することを保証するため、AGCのそれぞれの調節の後に、チューナ202の出力での信号のSNRをモニタするために構成されるチューナ202の後に、SNR検出器を有することが好ましい。
まさに記載されるSNR検出器は、プロセッサ204に含むか、又はチューナ202に後続する復調器に含むことができる。図3は、本明細書で記載されるシステム及び方法の1実施の形態にかかる、プロセッサ204又は復調回路に含まれる機能ブロックを示す図である。かかるプロセッサ又は復調器は、明確さのためにここでは図示されない他のブロックを含むことが明らかである。
図3に示されるようにプロセッサ204は、受信機202から受信された低いIF信号をデジタル信号に変換するために構成されるアナログ−デジタルコンバータ(ADC)302を有する。次いで、デジタルダウンコンバータ(DDC)304において低いIF信号を生成するためにチューナ202が構成される実施の形態では、デジタル信号は、ベースバンドデジタル信号にダウンコンバートされる。次いで、ダウンコンバートされた信号は、たとえばデジタルロウバスフィルタ(DLPF)306を介してフィルタリングされる。また、プロセッサ204は、その動作が以下に更に詳細に記載されるデジタル自動利得制御(DAGC)308、及び、本実施の形態では記載されないが入力信号の適切な復調のために必要とされる全ての他のブロックを含むデジタル信号処理(DSP)ブロック310を有する。また、プロセッサ204は、入力信号のSNRをサンプリングするために構成されるSNR検出器312を含む。また、プロセッサ204は、一般的なサンプリングクロック314を有する。
図2の実施の形態では、RFピーク検出器210は、RF AGC208の後であってミキサ212の前にある。さらに、イメージリジェクションフィルタ(図示せず)もまた、ピーク検出器に後続し、すなわちイメージリジェクションフィルタは、ミキサ212に先行する。したがって、RFピーク検出器210の前に選択性がない。かかる状況では、ピーク検出器210は、受信されているブロードバンド信号のピークのパワーレベルを測定する。
さらに、IFピーク検出器220は、IF AGC218に続くが、イメージリジェクションブロック222に含まれるIFミキサ226及びバンドストップフィルタ224に先行する。IFピーク検出器220もフィルタ216に続き、このフィルタは、SAWフィルタのような狭いバンドパスフィルタである。1実施の形態では、たとえばSAWフィルタは、1220MHzでセンタリングされ、3チャネルの幅である。したがって、IFピーク検出器220は、たとえば1220MHzでセンタリングされる3チャネルについてピークパワーレベルを測定する。言い換えれば、ピーク検出器220は、1つの所望のチャネル及びN±1の隣接する望まれないチャネルについてパワーレベルを測定する。
DAGC308は、所望の信号をフルスケールにするため、デジタルゲインをDDC304により生成された信号に与えるために構成される。このデジタルゲインは、N±1のチャネルの残りのみがADCに到達することができるので、(U/D)N±1の比率に等価である。したがって、所望の信号をフルスケールにするためにゲインが調節されるときは何時でも、(U/D)N±1の比率は、DAGC308から決定することができる。(U/D)の比率は、以下に記載されるように使用される。
1実施の形態では、ピーク検出器210及び220からのパワーレベルの測定値は、RF AGC208、IF AGC218及び/又はVGA230を制御するために使用される。たとえば、ピーク検出器の測定値は、閾値に比較される。比較の結果に依存して、様々なAGCのゲインは、SNRが最適化されたこと、及びミキサが飽和されていないことを保証するために調節される。1つの特定の実施の形態では、たとえば、RF及びIFピーク検出器210及び212のそれぞれは、4つの閾値レベルを有する。閾値は、ハイパワーモードとロウパワーモードといった2つのモードの間で分割することができる。たとえば、以下の閾値を使用することができる。
これにより、図6のプロセスは、ステップ602で、変数“rf_pd_en”の設定により開始する。たとえば、変数“rf_pd_en”は、RFピーク検出器210の読み取りをイネーブルにするために“1”に設定される。ステップ604で、変数“rf_pd_level”は“00”に設定され、ステップ606で、実際のRFレベルが読取られる。RFレベルは、“1”及び“0”のようなバイナリ値に関連する。“1”は、“00”といった関連されるレベルを超えることを示すことができ、“0”は、たとえば“00”といった関連されるレベル以下であることを示すことができる。したがって、ステップ606でレベルが“1”である場合、ステップ608で、たとえばRF AGC208の制御を介して、RF減衰は増加される。他方で、ステップ606でレベルが“0”である場合、変数“if_pd_level”は、たとえば“01”といった次のレベルに設定することができる。
ステップ612で、実際のRFレベルが読取られる。このとき、レベルが“0”である場合、ステップ614でRF減衰が減少し、他方で、RFレベルが“1”である場合、ステップ616で“if_pd_en”はたとえば“1”に設定され、ステップ618で“if_pd_level”は“00”に設定される。次いで、ステップ620で、IFレベルが読取られる。ステップ620で判定されたとき、IFレベルが“1”である場合、ステップ622で、たとえばIF AGC202の制御を介してIF減衰が増加される。IFレベルが“0”である場合、ステップ624で、“if_pd_level”は、“01”に設定され、ステップ626で、RFレベルが読取られる。RFレベルが“0”である場合、ステップ628で、RF減衰が減少する。ステップ626で判定されたとき、RFレベルが“1”である場合、ステップ630でIF出力レベルが読取られる。IF出力レベルがフルスケール(FS)である場合、プロセスが終了する。IF出力レベルがFSではない場合、ステップ632で、VGA230の制御電圧が減少する。
上述されたように、本明細書に記載されるシステム及び方法に従って動作するために構成される受信機/チューナは、幾つかのパワーモードで動作するために構成され、この場合、それぞれのモードは、AGCの動作及び制御についてそれ自身に関連する閾値を有する。たとえば、表1に関して記載される実施の形態では、チューナは、ハイパワーモードとロウパワーモードといった2つの動作モードを有する。図6のフローチャートは、ハイパワーモードにおける例示的な動作を示す。図7は、本明細書で記載されるシステム及び方法の1実施の形態に係る、ハイパワーモードからロウパワーモードへの切換の例示的な方法を示すフローチャートである。
ハイパワーモードは、完全にロードされた入力RFスペクトルがチューナにより処理されることが期待されるモードである。ロウパワーモードは、チューナが弱い所望の信号のみを処理することが期待されるモードである。所定の実施の形態では、パワーモード間の切換は、チャネル切換の間に許容される。ロウパワーモードに切り換えるため、チューナは、入力信号が「弱い“weak”」及び「所望“desired”」のみであることを保証することが必要である。ステップ702で、信号の弱さ又は強度は、RF及びIFピーク検出器210及び212のそれぞれにより測定することができる。ステップ704では、測定された信号パワーは“10”値以下であると判定された場合、信号は弱いと考えられるが、測定された信号パワーは、完全に所望の信号によらない場合がある。言い換えれば、測定された信号の幾らかの部分は、望まれない信号による可能性がある。
DLPF306によりデジタルロウパスフィルタリングの後、DAGC308は、信号レベルがフルスケールにあることを保証するため、デジタルゲインを調節するために構成される。DAGC308からのデジタルゲインは、電圧比(U/D)N±1にダイレクトに比例する。したがって、ステップ706で、比率(U/D)N±1は、DAGC308から決定される。
したがって、ステップ706で、(U/D)N±1<0dBであると判定された場合、ステップ706で、信号に望まれない信号成分が存在しないと判定される。この判定された状況下で、ステップ708で、チューナは、ロウパワーモードにスイッチされる。
ステップ700で、(U/D)N±1=0dBであると判定された場合、ステップ710で、チューナへの入力信号が、均等に、隣接するチャネルの信号によるものと、所望のチャネルの信号によるものと判定される。この判定された状況下で、ステップ708で、チューナは、ロウパワーモードにスイッチされる。
ステップ712で、(U/D)N±1>0dBであると判定された場合、ステップ712で、チューナへの入力信号は、大部分が隣接チャネルによりものであって、所望のチャネルによるものではないと判定される。この判定された状況下で、ステップ714で、チューナは、ハイパワーモードのままとなるように制御される。
図8は、本明細書で記載されるシステム及び方法の1実施の形態に係る、ロウパワーモードにおけるチューナ202のAGCを制御する例示的な方法を示すフローチャートである。はじめに、ステップ802で、AGCを調節するため、プロセッサ204は、RFピーク検出器210により供給される測定値を調べるために構成される。ステップ804及び808で判定されたとき、測定値は、“10”に関連する値以下であるが、“11“を超える場合、プロセッサ204は、RF減衰レベルをそのまま単に維持するために構成される。ステップ804で、RFピーク検出器208からの測定値が“10”値を超えると判定された場合、ステップ806で、プロセッサ204は、測定されたパワーを再び“10”と“11”値の間にするため、RF AGC208を調節するために構成される。ステップ808で、測定されたRFパワーが“11”以下であると判定された場合、ステップ810で、プロセッサ204は、RF AGC208を制御して、RF減衰を低減し、測定されたパワーを再び“10”と“11”値の間にするために構成される。
ステップ812で、プロセッサ204は、IFピーク検出器220により供給される測定値をチェックするために構成される。ステップ814及び818で判定されるように、測定値が“10”値以下であるが、“値を超える“11場合、プロセッサ204は、IF減衰を単に維持するように構成される。ステップ814で、測定パワーが“10”値を超えると判定された場合、ステップ816で、プロセッサ204は、測定された値を再び“10”と“11”値の間にするため、IF AGC218を制御するように構成される。ステップ818で、測定されたパワーが“11”値以下であると判定された場合、ステップ820で、プロセッサ204は、測定された値を再び“10”と“11”値の間にするため、IF AGC218を制御するために構成される。
ステップ824で、プロセッサ204は、VGA230を調節するために構成され、これにより、チューナ202の出力での信号は、ステップ822で判定されるようにAGCのそれぞれの調節の後にフルスケールとなる。さらに、所定の実施の形態では、SNR検出器312は、所望の結果が得られたことを確かめるため、AGC設定における変化の前後でモニタされる。
絶命されたように、チューナ202は、イメージリジェクションブロック222を有する。イメージリジェクションブロックは、バンドストップフィルタ224、IFミキサ226、バンドストップフィルタ227、及びバンドパスフィルタ228を有する。フィルタ224、227及び228は、プログラマブルな帯域幅をもつ等価なバンドパスフィルタとして振舞う。たとえば、1実施の形態では、イメージリジェクションブロック222に含まれる等価なバンドパスフィルタの帯域幅は、プロセッサ204により直接に制御される。他の実施の形態では、個別のコントローラは、イメージリジェクションブロック222の帯域幅を制御するために含まれる。たとえば、1実現では、バンドパスフィルタ228は、帯域幅制御信号を受けるため、I2C制御入力を含む。
イメージリジェクションブロック222を介して制御可能な帯域幅を提供することで、チューナのパフォーマンスが改善され、多数のモードで動作する、すなわち多数の規格に従って動作することができるブローバルなチューナの設計が可能となる。上述されたように、受信機200は、ケーブル及び地上波システムの両者と同様に、デジタル及びアナログシステムの両者で動作するために構成することができる。したがって、チューナ200は、たとえば、以下の規格、DOCSIS、Euro−DOCSIS,DVB−C、DVB−T,ATSC、NTSC,PAL及びSECAMを実現するために構成される。これらの規格は、異なるチャネル帯域幅を規定するものであり、チューナの設計者に標準的な特定のチューナを設計することを要求する。たとえばイメージリジェクションブロック222を介してプログラマブルな帯域幅を組み込むことで、設計者は、単一のグローバルチューナを設計することができる。さらに、従来のチューナで見られる外部フィルタ120を除くことができ、これにより、コンポーネントの数を低減し、したがって、従来のチューナに関連するサイズ及びコストの要件が低減される。
さらに、イメージリジェクションブロック222により提供される帯域幅のプログラマビリティは、SNRをさらに最適化するために使用される。たとえば、SNRは、SNR検出器312を使用してモニタすることができ、イメージリジェクションブロック222の帯域幅は、この測定値に基づいて調節することができる。図9は、本明細書で記載されるシステム及び方法の1実施の形態に係る、チューナ202の帯域幅を制御する例示的な方法を示す図である。はじめに、ステップ902で、SNRが決定される。SNRが不足している場合、ステップ904で、乏しいSNRは隣接するチャネル干渉によるものかが判定される。隣接するチャネル干渉が存在する場合、チューナ202の線形性に影響し、オ乏しいSNRを引き起こす。このケースでは、たとえば隣接するチャネルを阻止するため、イメージリジェクションブロック222の制御を介して、ステップ910で、受信機202の帯域幅を狭くすることができる。
ステップ912で、SNRが改善されたかが判定される。改善された場合、プロセスが終了する。改善されていない場合、ステップ906で、帯域幅は広くされる。
ステップ904で、隣接するチャネルがSNRに影響を及ぼさないと判定された場合、ステップ906で、乏しいSNRが群遅延歪みによるかが判定される。乏しいSNRが群遅延歪みによる場合、ステップ908で、受信機202の帯域幅は、群遅延歪みを除くために広くされる。ステップ910で、SNRが改善されたかが判定される。改善された場合、プロセスが終了する。改善されていない場合、ステップ908で、帯域幅は狭くされる。
所定の実施の形態では、受信機202は、チップフィルタ214での比較的広い帯域幅を有し、これにより、受信機202の外部にある、たとえば狭帯域のSAWフィルタといった比較的狭帯域のフィルタ216の使用が可能となる。
図4は、本明細書で記載されるシステム及び方法に従って構成される受信機400の詳細な図である。わかるように、受信機400は、RF入力(RF In)を有しており、このRf入力で受信機400はRF入力信号を受信する。次いで、RF信号は、RFピーク検出器406により後続されるRF AGC404に送出される前に、LNA402を介して増幅される。わかるように、受信機400は、異なる信号を使用するが、本明細書で記載されるシステム及び方法はシングルエンド又は異なる信号で実現されることは明らかである。
ピーク検出器404の後、信号は、イメージフィルタ408によりフィルタリングされ、ミキサ410によりIF信号に変換される。次いで、IF信号は、オンチップフィルタ412によりフィルタリングされ、次いでオフチップフィルタ414によりフィルタリングされる。説明されたように、オンチップフィルタ412は、比較的広い帯域幅を有し、オフチップフィルタ414は、比較的狭い帯域幅を有する。
次いで、フィルタリングされたIF信号は、IF AGC416に送出され、次いで、IFピーク検出器418に送出される。IFピーク検出器418は、バッファ又は固定された利得増幅器420により後続される。信号は、イメージリジェクションブロック456に送出される。イメージリジェクションブロック456は、IF信号を低いIF信号に変換するために構成される直交ミキサ424を有する。イメージリジェクションブロック456は、第一のポリフェーズフィルタ422及び第二のポリフェーズフィルタ426、並びにプログラマブルフィルタ430を有する。VGA434及び436のペアは、受信機400のチューナ部分の出力でイメージリジェクションブロック456に後続する。
受信機400は、チューナ400のIFセクションにおける減衰/利得を制御するために使用されるプロセッサ又はコントローラからの制御信号を受けるために構成されるIF AGC制御回路438を有する。また、受信機400は、RF AGC4040の減衰を制御する制御信号を受信するために構成される入力(RF Att)を有する。また、受信機400は、イメージリジェクションブロック456の帯域幅を制御するために構成されるIFフィルタチューニング回路440を有する。
2つのシンセサイザ448及び444は、受信機400に含まれ、ミキサ410及び424により使用される関連するRF及びIF LO信号を発生するために構成される。シンセサイザチューニング回路446が含まれ、適切なチャネルについてシンセサイザ448及び444を同調するために構成される。
また、チューナ400は、統合されたU/Cブロックを含むことができる。U/Cブロックは、マルチチューナの用途のケースで構成される。たとえば、第一がTV向け、第二のVCR向け及び第三がケーブルモデム向けといった、ケーブルTV信号が3つに分割されるときである。次いで、外部LNAを有し、U/Cブロックを介して内部LNA402をバイパスすることで、多数のチューナを構成することができる。従来のチューナでは、U/Cブロックは、チューナ400の外部にある。チューナ400内にU/Cブロック458を統合することで、サイズ及びコストの要件を低減することができる。
本発明の所定の実施の形態が記載されたが、記載された実施の形態は例示のみであることを理解されたい。したがって、本発明は、記載された実施の形態に基づいて制限されるべきではない。むしろ、本明細書で記載される発明は、先の説明及び添付図面に共に参照されたときに後続する請求項に照らして制限されるのみである。
Claims (25)
- 受信機の信号対雑音比を調節する方法であって、
RF信号のピークパワーを測定するステップと、
測定されたピークパワーに基づいて、前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップと、
前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにないと判定されたとき、前記受信機のRF減衰を調節するステップと、
IF信号のピークパワーを測定するステップと、
測定されたピークパワーに基づいて、前記IF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップと、
前記IF信号のパワーが所望の動作レンジにないと判定されたとき、前記受信機のIF減衰を調節するステップと、
を含む方法。 - 前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップは、
前記測定されたピークパワーに基づいて、前記RF信号のパワーが閾値を超えるかを判定し、前記閾値を超える前記RF信号のパワーのRF減衰を低減するステップを含む、
請求項1記載の方法。 - 前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップは、
前記測定されたピークパワーに基づいて、前記RF信号のパワーが閾値を下回るかを判定し、前記閾値を下回る前記RF信号のパワーのRF減衰を増加するステップを含む、
請求項1記載の方法。 - 前記IF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップは、
前記測定されたピークパワーに基づいて、前記IF信号のパワーが閾値を超えるかを判定し、前記閾値を超える前記IF信号のパワーのIF減衰を低減するステップを含む、
請求項1記載の方法。 - 前記IF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップは、
前記測定されたピークパワーに基づいて、前記IF信号のパワーが閾値を下回るかを判定し、前記閾値を下回る前記IF信号のパワーのIF減衰を増加するステップを含む、
請求項1記載の方法。 - 前記RF減衰又はIF減衰が調節されたときは何時でも、受信機の出力がフルスケールであることを保証するため、前記出力での信号利得を調節するステップを更に含む、
請求項1記載の方法。 - 前記受信機がハイパワーモードにあるか、ロウパワーモードにあるかを判定するステップと、前記受信機がハイパワーモードにあるか、又はロウパワーモードにあるかに基づいて、前記RF信号のパワー及び前記IF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するために使用される閾値を調節するステップを更に含む、
請求項1記載の方法。 - 前記受信機がハイパワーモードにあるか、ロウパワーモードにあるかを判定するステップは、信号のピークパワーを測定し、測定された信号のピークパワーを閾値に比較するステップを含む、
請求項7記載の方法。 - 前記受信機がハイパワーモードにあるか、ロウパワーモードにあるかを判定するステップは、U/D比を判定し、判定されたU/Dが0dB以下であるか、0dBに等しい場合に、前記受信機がロウパワーモードにあると判定するステップを含む、
請求項8記載の方法。 - 前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップは、RFミキサが飽和状態にあるかを判定するステップを含み、
前記RF信号のピークパワーが所望の動作レンジにないと判定されたときに、前記受信機のRF減衰を調節するステップは、RFミキサが飽和されていないか、圧縮をはるかに下回ると判定されたときに前記RF減衰を低下するステップを含む、
請求項1記載の方法。 - 前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するステップは、IFミキサが飽和状態にあるかを判定するステップを含み、
前記IF信号のピークパワーが所望の動作レンジにないと判定されたときに、前記受信機のIF減衰を調節するステップは、IFミキサが飽和されていないか、圧縮をはるかに下回ると判定されたときに前記IF減衰を低下するステップを含む、
請求項1記載の方法。 - 受信機に結合されるチューナ及びプロセッサを含む受信機であって、
前記チューナは、RF AGC及びRFピーク検出器を含むRFセクションと、IF AGC及びIFピーク検出器を含むIFセクションとを有し、
前記プロセッサは、
前記RFピーク検出器を使用して、前記RFセクションの前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定し、
前記RF信号のパワーが所望の動作レンジにないと判定されたとき、前記受信機のRF減衰を調節するために前記RF AGCを調節し、
IFピーク検出器を使用して、前記IFセクションのIF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定し、
前記IF信号のパワーが所望の動作レンジにないと判定されたとき、前記受信機のIF減衰を調節するために前記IF AGCを調節するために構成される、受信機。 - 前記プロセッサは、
測定されたピークパワーに基づいて、前記RF信号のパワーが閾値を超えるかを判定し、前記閾値を超える前記RF信号のパワーのRF減衰を低減するために前記RF AGCを調節するために構成される、
請求項12記載の受信機。 - 前記プロセッサは、
測定されたピークパワーに基づいて、前記RF信号のパワーが閾値を下回るかを判定し、前記閾値を下回る前記RF信号のパワーのRF減衰を増加するために前記RF AGCを調節するために構成される、
請求項12記載の受信機。 - 前記プロセッサは、
測定されたピークパワーに基づいて、前記IF信号のパワーが閾値を超えるかを判定し、前記閾値を超える前記IF信号のパワーのIF減衰を低減するために前記IF AGCを調節するために構成される、
請求項12記載の受信機。 - 前記プロセッサは、
測定されたピークパワーに基づいて、前記IF信号のパワーが閾値を下回るかを判定し、前記閾値を下回る前記IF信号のパワーのIF減衰を増加するために前記IF AGCを調節するために構成される、
請求項12記載の受信機。 - 可変利得増幅器を更に有し、
前記プロセッサは、
前記RF及び/又はIF減衰が調節されたときは何時でも、当該受信機の出力がフルスケールであることを保証するために前記出力での信号利得を調節するため、前記可変利得の増幅器の利得を調節するために更に構成される、
請求項12記載の受信機。 - 前記プロセッサは、
前記チューナがハイパワーモードにあるか、ロウパワーモードにあるかを判定し、前記チューナがハイパワーモードにあるか、又はロウパワーモードにあるかに関する判定に基づいて、前記RF信号のパワー及び前記IF信号のパワーが所望の動作レンジにあるかを判定するために使用される閾値を調節するために構成される、
請求項12記載の受信機。 - 前記チューナがハイパワーモードにあるか、ロウパワーモードにあるかに関する判定は、前記RFピーク検出器及び/又は前記IFピーク検出器を使用して信号のピークパワーを測定し、測定された信号のピークパワーを閾値に比較することを含む、
請求項18記載の受信機。 - 前記チューナがハイパワーモードにあるか、ロウパワーモードにあるかに関する判定は、U/D比を判定し、判定されたU/Dが0dB以下であるか、0dBに等しい場合に、前記チューナがロウパワーモードにあると判定することを含む、
請求項19記載の受信機。 - 受信機の帯域幅を調節する方法であって、
前記受信機により出力された信号の信号対雑音比が所望の動作レンジにあるかを判定するステップと、
前記信号対雑音比が所望の動作レンジにないと判定されたとき、隣接チャネルの干渉が前記信号に存在するかを判定するステップと、
前記隣接チャネルの干渉が存在すると判定されたとき、前記受信機の帯域幅を狭くするステップと、
隣接チャネルの干渉が存在しないと判定されたとき、群遅延歪みが存在するかを判定するステップと、
群遅延歪みが存在すると判定されたとき、前記受信機の帯域幅を増加するステップと、
を含む方法。 - 動作モードを判定するステップと、
判定された動作モードに基づいて、前記受信機の帯域幅を調節するステップと、
を更に含む請求項21記載の方法。 - 前記受信機に結合される受信機とプロセッサを含むチューナであって、
前記受信機は、イメージリジェクションブロックを有し、
前記プロセッサは、
前記受信機により出力された信号の信号対雑音比が所望の動作レンジにあるかを判定し、
前記信号対雑音比が所望の動作レンジにないと判定されたとき、隣接チャネルの干渉が前記信号に存在するかを判定し、
前記隣接チャネルの干渉が存在すると判定されたとき、前記受信機の帯域幅を狭くするように前記イメージリジェクションブロックを制御し、
隣接チャネルの干渉が存在しないと判定されたとき、群遅延歪みが存在するかを判定し、
群遅延歪みが存在すると判定されたとき、前記受信機の帯域幅を増加するように前記イメージリジェクションブロックを制御する、
ために構成される、チューナ。 - 前記イメージリジェクションブロックは、バンドストップフィルタ、ミキサ及びプログラマブルフィルタを有し、
前記プロセッサは、前記プログラマブルフィルタをプログラミングすることで前記イメージリジェクションフィルタを制御するために構成される、
請求項23記載のチューナ。 - 前記プロセッサは、動作モードを判定し、判定された動作モードに基づいて、前記受信機の帯域幅を調節するために前記イメージリジェクションブロックを制御する、
請求項24記載のチューナ。
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