JP2010239330A - 妨害波除去装置及びそれを用いた受信機及び妨害波除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 隣接または次隣接チャネル妨害波等が入力された場合に、最良の受信感度と隣接チャネル選択度、ブロッキング特性及び受信相互変調歪特性を維持することが可能な妨害波除去装置を得る。
【解決手段】 予めシステムに割当てられ、かつ複数のチャネルをカバーする所定の周波数帯域内において、複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルの使用時に、周波数帯域内の不使用チャネルに混入した妨害波を除去するようにした受信機の妨害波除去装置において、周波数帯域内の受信信号の振幅情報に基づいて妨害波を検出する検出器８と、この検出された妨害波を周波数帯域内から追い出すよう制御するＣＰＵ９とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は妨害波除去装置及びそれを用いた受信機及び妨害波除去方法に関し、特にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ）方式の受信機における妨害波除去方式に関するものである。

移動通信システムにおけるＣＤＭＡ方式の受信機では、電波法に規定された隣接チャネル選択度、ブロッキング特性及び受信相互変調歪特性を満足させるために、隣接または次隣接チャネル妨害波等に対し、受信機内のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部を飽和させない対策として、（１）所要のダイナミックレンジを有するＡ／Ｄ変換器を具備する、（２）減衰器を作動させ、一時的にレベルダイヤを変更する、（３）個別チャネル毎にＢＰＦ（帯域通過フィルタ）を具備する、などの施策を行っている。

上記の（１）におけるＡ／Ｄ変換部の所要ダイナミックレンジ性能について述べる。通常、運用範囲でのＡ／Ｄ変換部のダイナミックレンジは、チャネル当たり４０ｄＢ程度であり、例えば、４チャネルをカバーした場合のＡ／Ｄ変換部の所要性能ビット数としては、４６ｄＢとなるため、実用上１２〜１４ビット｛符号ビット：１、下位無効ビット：２、表現域ビット：９〜１１（ダイナミックレンジ：５４〜６６ｄＢ）｝程度で十分である。

一方、妨害波まで考慮した場合、そのＡ／Ｄ変換部のダイナミックレンジは８０ｄＢ程度まで必要となり、Ａ／Ｄ変換部の所要性能ビット数としては１６あるいは１７ビット｛符号ビット：１、下位無効ビット：２、表現域ビット：１３〜１４（ダイナミックレンジ：７８〜８４ｄＢ）｝程度と、高価あるいは実現困難な回路となってしまう。

図５はＣＤＭＡ受信機の一例を示す機能ブロック図である。アンテナ１からのＲＦ（高周波）受信信号は、広帯域ＲＦ−ＢＰＦ２へ入力されて、システムとして公的に割当てられた周波数帯域まで制限される。広帯域ＲＦ−ＢＰＦ２の出力は低雑音増幅器３へ供給されて増幅され、ミキサー４において、局部発振器１１の局部発振信号と混合され、後段のＩＦ（中間周波数）−ＢＰＦ５を経てＩＦ信号に周波数変換される。このＩＦ信号は、バランスアンプ６を経てＡ／Ｄ変換器７へ入力されてデジタル化されるようになっている。

なお、ＰＬＬ（Phase Locked Loop ）回路１０はＣＰＵ（制御部）９の指示に応じて、局部発振器１１の局部発振周波数を可変制御するためのシンセサイザである。

例えば、上述したように実使用可能チャネル帯域内に振幅過大な妨害波が混入した場合、この妨害波もミキサー４においてＩＦ−ＢＰＦ５の通過帯域内の信号に周波数変換されることになる。従って、ＩＦ−ＢＰＦ５の通過帯域の信号には、この振幅過大な妨害波も信号として含まれることになるので、後段のＡ／Ｄ変換器７は、高ビットの性能を有するＡ／Ｄ変換器でなければ、振幅過大な妨害波により飽和してしまい、希望波の信号を正常に再生できないことになる。

次に、上記（２）の減衰器を動作させて一時的にレベルダイヤを変更する場合について、図６を参照して説明する。なお、図６において、図５と同等部分は同一符号をもって示している。

図６においては、図５のミキサー４とＩＦ−ＢＰＦ５との間に可変減衰器（ＡＴＴ）１３を挿入し、この可変減衰器１３の減衰量をＣＰＵ９により制御するようになっている。この場合、ＣＰＵ９は、Ａ／Ｄ変換器７の後段に設けられている振幅検出器（ＤＥＴ）８の検出結果に応じて当該減衰量を制御するものである。

この例において、実使用可能チャネル帯域内に振幅過大な妨害波が混入した場合、振幅検出器８によりその振幅が検出され、その検出情報がＣＰＵ９へ出力される。ＣＰＵ９は、その検出情報が予め設定された閾値以上の振幅を示すとき、可変減衰器１３に対して減衰量を制御する信号を発生することになる。この結果、ＩＦ−ＢＰＦ５の入力信号レベルは、レベル低減が図られることになり、Ａ／Ｄ変換器７の飽和動作は回避されるのである。

上記の（３）の個別チャネル毎にＢＰＦ（帯域通過フィルタ）を具備する場合について、図７を参照して説明する。なお、図７においても、図５と同等部分は同一符号をもって示している。

図７においては、４チャネル受信機として説明する。アンテナ１による受信ＲＦ信号は、分波器１４〜１６により４つの独立した第一〜第四チャネルパス回路に分けられ、チャネル毎に狭帯域のＩＦ−ＢＰＦ５´にて信号が抽出される。このとき、例えば、実用可能チャネル帯域内の第三チャネルに妨害波が入力された場合には、各チャネル毎に独立に信号が抽出されるので、妨害波による影響はない。

なお、特許文献１には、妨害波の影響をなくすために、受信品質を検出して、受信品質の劣化時に、上述した図５や図６のＩＦ−ＢＰＦ５に相当するフィルタのカットオフ周波数を変更制御する技術が開示されている。

特開２００６−１４８７０８号公報

上記の（１）の施策では、Ａ／Ｄ変換部の実現性が限定的となり、（２）の施策では、減衰器を作動させるために、希望波のレベルダイヤも低下するので、雑音指数が劣化して受信感度も劣化すると共に、復調器への出力レベルも低下して、ＲＴＷＰ（Received Total Wideband Power ）値等の計算が正しく計算できなくなる。

更に、上記の（３）の施策では、個別チャネル毎にＢＰＦが必要となるだけでなく、分波回路と個別チャネル毎の独立した受信回路が必要となるため、回路規模が大となってしまうという問題がある。すなわち、（１）及び（３）では、経済性に難点があり、（２）では、妨害波が入力されるような伝送環境下では、受信回線の品質が著しく損なわれることになる。

特許文献１では、受信品質の検出結果を用いてフィルタ特性を変更するようになっているので、妨害波に起因しない受信品質の劣化時にもフィルタ特性を変更制御することになり、妨害波の正確な除去とはなり得ないという欠点がある。

本発明の目的は、隣接または次隣接チャネル妨害波等が入力された場合に、最良の受信感度と隣接チャネル選択度、ブロッキング特性及び受信相互変調歪特性を維持することが可能な妨害波除去装置及びそれを用いた受信機及び妨害波除去方法を提供することである。

本発明による妨害波除去装置は、予めシステムに割当てられ、かつ複数のチャネルをカバーする所定の周波数帯域内において、前記複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルの使用時に、前記周波数帯域内の不使用チャネルに混入した妨害波を除去するようにした受信機の妨害波除去装置であって、前記周波数帯域内の受信信号の振幅情報に基づいて妨害波を検出する検出手段と、この検出された妨害波を前記周波数帯域内から追い出すよう制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

本発明による受信機は、上記の妨害波除去装置を用いたことを特徴とする。

本発明による妨害波除去方法は、予めシステムに割当てられ、かつ複数のチャネルをカバーする所定の周波数帯域内において、前記複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルの使用時に、前記周波数帯域内の不使用チャネルに混入した妨害波を除去するようにした受信機の妨害波除去方法であって、前記周波数帯域内の受信信号の振幅情報に基づいて妨害波を検出する検出ステップと、この検出された妨害波を前記周波数帯域内から追い出すよう制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、妨害波が検出された時、局部発振周波数の周波数制御を行って、この妨害波を、周波数変換部の通過帯域外（減衰帯域）にシフトさせるようにしたので、隣接チャネル選択度、ブロッキング特性及び受信相互変調歪特性を規格内に満足させることができ、回線の信頼性向上に寄与するところ大であるという効果を有する。

本発明の実施の形態の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態の動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態の動作を説明するための図である。 本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明に関連する一技術を説明するためのブロック図である。 本発明に関連する他の技術を説明するためのブロック図である。 本発明に関連する更に他の技術を説明するためのブロック図である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態を示す機能ブロック図であり、図５と同等部分は同一符号により示している。

図１に示す実施の形態は、ＣＤＭＡ方式の移動体通信システムにおける基地局に用いられる複数のチャネルをカバーする受信機に適用した例であり、受信ＲＦ信号がアンテナ１より入力される。アンテナ１を通ったＲＦ信号は、システムとして公的に割り当てられた周波数帯域まで制限するための広帯域ＲＦ−ＢＰＦ２を通り、低雑音増幅器３へ送られる。低雑音増幅器３を通ったＲＦ信号は、ミキサー４によってＩＦ帯まで周波数変換され、複数の実使用チャネルの帯域まで制限するためのＩＦ−ＢＰＦ５に入力される。

ＩＦ−ＢＰＦ５からの出力信号は、バランスアンプ６を通り、Ａ／Ｄ変換器７に入力された後、振幅検出器８に入力される。振幅検出器８の出力信号は、直交復調器（ＱＤＥＭ：Quadrature Demodulator）２０によりＩ信号およびＱ信号に復調され、その後ベースバンド信号処理が行われ、図示せぬ信号復調部へと出力されることになる。

また、振幅検出器８からは、ＣＰＵ９に対して振幅情報が出力される。ＣＰＵ９は、この振幅検出器８から送られた振幅情報に基づいて信号の振幅値を認識し、この振幅値と予め設定された閾値との比較を行う。そして、振幅値が閾値以上であった場合には、受信周波数変換部のＰＬＬ１０に対して局部発振周波数を変更するデータを出力する。

ＰＬＬ１０はＣＰＵ９からの制御に従って、局部発振器１１の局部発振周波数を変更する。よって、ミキサー４の入力周波数が変更されるために、ＩＦ帯周波数が変更（シフト）されるようになっている。なお、本制御時には、帯域内の周波数シフト分補正のために、数値制御発振器（ＮＣＯ：Numerical Controlled Oscillator ）１２を用いてデジタル的な周波数変換処理を行うようになっている。

次に、図１に示す本実施の形態の動作について、図２及び図３の関係図、更には図４のフローチャートと共に説明する。いま、アンテナ１に、実使用可能最大４チャネル帯域Ｆｂのうち第一チャネル（キャリア）及び第二チャネル（キャリア）が使用されている場合を、図２（ａ）に示す。なお、通常、周波数変換部に使用される局部発振器１１の局部発振周波数Ｆloは、実使用可能チャネル帯域Ｆb の中心ＲＦ周波数ＦrfとＩＦ−ＢＰＦ５の中心周波数Ｆifと、次のような関係にある。
Ｆlo＝Ｆrf−Ｆif

ミキサー４に入力された図２（ａ）の信号は周波数変換され、図２（ｂ）の信号となる。この際、漏れこむ周波数Ｆloの局部発振信号Ｌo の不要波等は、図２（ｃ）に示すＩＦ−ＢＰＦ５の特性により低減されることになる。

ここで、実使用可能チャネル帯域Ｆb のうち第三チャネル（キャリア）に妨害波が入力された場合を考える。この場合、図２で説明したようにミキサー４に入力された該当信号は周波数変換され、図３（ａ）の信号となる。図３（ａ）の信号はＩＦ−ＢＰＦ５、バランスアンプ６、Ａ／Ｄ変換器７を通り、振幅検出器８に入力される。

振幅検出器８は、過大な妨害波に対応した振幅情報をＣＰＵ９に送出することになり、ＣＰＵ９は、予め設定された閾値に対して振幅値がそれ以上であることを判断する（図４のステップＳ１）。その結果、ＣＰＵ９は、ＰＬＬ回路１０に対して局部発振周波数がＦlo＋Ｆb ／２となる設定データを出力することになる（図４のステップＳ２）。

よって、本回路動作後のミキサー４の出力（あるいはＩＦ−ＢＰＦ５の入力）信号は、図３（ｂ）となり、本周波数配置では、妨害波チャネルの信号は図３（ｃ）で示しているＩＦ−ＢＰＦ５の減衰帯域に入力されることになる。そのために、後段のＡ／Ｄ変換器７が飽和することなく、正常なダイナミックレンジの範囲内で動作することになるのである。

なお、帯域内周波数シフト分の＋Ｆb ／２については、ＣＰＵ９からの同様のトリガによりＮＣＯ１２にてデジタル的な−Ｆb ／２の周波数変換処理にて補正され（図４のステップＳ３）、ベースバンドとしては正常に第一チャネル（キャリア）及び第二チャネル（キャリア）として認識されることになる。

ここで、ＮＣＯは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）などのデジタル回路により、ＩＦ信号からベースバンド信号、またはベースバンド信号からＩＦ信号への周波数変換を行う際に使用されるものである。本件におけるＮＣＯ１２は、ＩＦ信号からベースバンド信号への周波数変換を行う際に、ＲＦ信号からＩＦ信号へ周波数変換するための局部発振器１１への＋Ｆb ／２シフト制御と同期させて、このデジタル的な発振器であるＮＣＯ１２のＣＰＵ９からの設定周波数を、その制御量とは逆の−Ｆb ／２に制御することにより、使用チャネル（第一及び第二のチャネル）の正しいベースバンド信号への周波数関係の復元が可能となる。

これにより、本実施の形態によれば、Ａ／Ｄ変換器７を飽和させることなく、隣接チャネル選択度、ブロッキング特性及び受信相互変調歪特性を満足するできるため、回線の信頼性を高めることができる。

上記の例では、実使用可能チャネル帯域Ｆb のうち第一及び第二チャネルの使用中における妨害波の除去について述べたが、一般には、使用チャネルの高い側や低い側に妨害波が混入した場合において、これら高い側や低い側の妨害波を、使用可能帯域外にシフトさせて押し出すようにするのである。

例えば、連続する第三及び第四チャネルの使用中には、第一及び第二チャネルのいずかまたは両方に妨害波が混入したと想定して、局部発振周波数を−Ｆb ／２だけ、１回シフト制御する。また、第一チャネルのみを使用中の場合には、第二〜第四チャネルのいずれかまたは全てに妨害波が混入したと想定して、局部発振周波数を＋３Ｆb ／４だけ、１回シフト制御する。

更に、連続する第二及び第三チャネルの使用中の場合には、第一または第四チャネルに妨害波が混入したと想定し、例えば、１回目は、＋Ｆb ／４だけ局部発振周波数をシフト制御し、振幅検出器８から振幅情報が閾値より小になっていれば、そこで停止する（この場合には、第四チャネルに妨害波が入力されていることになる）。振幅検出器８から振幅情報が、未だ閾値以上であれば、２回目として、−Ｆb ／４だけ局部発振周波数をシフト制御することになる。

このように、現在使用中のチャネル（すなわち、想定される妨害波が判る）に応じて局部発振周波数のシフト量及びシフト回数が一意に確定するので、ＣＰＵ９において、予めそれをプログラミングしておくことにより、局部発振周波数のシフト制御及びＮＣＯによる補正制御が実現可能である。なお、現在使用中のチャネルについては、基地局とその通信相手である移動通信端末との間において、通信前に予め使用すべきチャネルを、通信品質などに基づいて決定しておくことにより、ＣＰＵは、当該使用中のチャネルを知り得るのである。

なお、上記の実施の形態においては、移動通信システムにおける基地局の受信機に適用した場合について述べたが、これに限らず、複数のチャネル（キャリア）をカバーする所定の周波数帯域の受信が可能な受信機に用いることができることは明らかである。

１ アンテナ
２ ＲＦ−ＢＰＦ
３ 低雑音増幅器
４ ミキサー
５ ＩＦ−ＢＰＦ
６ バランスアンプ
７ Ａ／Ｄ変換器
８ 振幅検出器
９ ＣＰＵ
１０ ＰＬＬ回路
１１ 局部発振器
１２ ＮＣＯ（数値制御発振器）
２０ ＱＤＥＭ（直交復調器）

Claims (12)

1. 予めシステムに割当てられ、かつ複数のチャネルをカバーする所定の周波数帯域内において、前記複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルの使用時に、前記周波数帯域内の不使用チャネルに混入した妨害波を除去するようにした受信機の妨害波除去装置であって、
   前記周波数帯域内の受信信号の振幅情報に基づいて妨害波を検出する検出手段と、この検出された妨害波を前記周波数帯域内から追い出すよう制御する制御手段とを含むことを特徴とする装置。
2. 前記制御手段は、高周波受信信号を所定の周波数に変換する周波数変換部の通過帯域外の減衰帯域へ前記妨害波をシフトすることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記制御手段は、前記周波数変換部の局部発振周波数を変更制御して、前記妨害波をシフトすることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記制御手段は、前記周波数帯域内の使用チャネルの位置関係に応じて前記局部発振周波数の変更制御をなすことを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 前記検出手段は、前記振幅情報が所定閾値以上の振幅値を示す時、前記妨害波が混入したことを検出するようにしたことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の装置。
6. 請求項１〜５いずれか記載の装置を用いたことを特徴とする受信機。
7. 前記制御手段による前記妨害波を前記周波数帯域内から追い出す制御によって変更制御された周波数を補正する補正手段を、更に含むことを特徴とする請求項６記載の受信機。
8. 予めシステムに割当てられ、かつ複数のチャネルをカバーする所定の周波数帯域内において、前記複数のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルの使用時に、前記周波数帯域内の不使用チャネルに混入した妨害波を除去するようにした受信機の妨害波除去方法であって、
   前記周波数帯域内の受信信号の振幅情報に基づいて妨害波を検出する検出ステップと、この検出された妨害波を前記周波数帯域内から追い出すよう制御する制御ステップとを含むことを特徴とする方法。
9. 前記制御ステップは、高周波受信信号を所定の周波数に変換する周波数変換部の通過帯域外の減衰帯域へ前記妨害波をシフトすることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記制御ステップは、前記周波数変換部の局部発振周波数を変更制御して、前記妨害波をシフトすることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 前記制御ステップは、前記周波数帯域内の使用チャネルの位置関係に応じて前記局部発振周波数の変更制御をなすことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 前記検出ステップは、前記振幅情報が所定閾値以上の振幅値を示す時、前記妨害波が混入したことを検出するようにしたことを特徴とする請求項８〜１１いずれか記載の方法。

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