JP2011004073A - 無線通信装置とオフセット補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数ホッピングによってＤＣオフセットが変わる入力信号のＤＣオフセットを補正する。
【解決手段】受信信号と局部発振器からの局発信号とを混合するミキサの出力を入力する加算部に対して、周波数の切り替えに対応したオフセット補正信号を供給するオフセット調整部と、局部発振器に対して供給する周波数切り替え信号と、前記局部発振器での周波数の切り替えに対応してオフセット量を切り替えるためにオフセット調整部に対して供給する、オフセット補正量切り替え信号のタイミングとを調整するタイミング調整部と、加算部の出力を増幅及びフィルタ処理した信号から、ノイズ量を測定し、測定したノイズ量を基に、タイミング決定信号を生成するノイズ量測定演算部と、ノイズ量測定演算部からのタイミング決定信号に基づき、タイミング調整部における前記周波数切り替え信号とオフセット補正量切り替え信号のタイミングを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に、周波数ホッピング機能を持つ超広帯域（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）無線通信装置の受信部で発生するＤＣオフセットの補正に適用して好適な装置と方法に関する。

近年、インターネット等の普及により通信の分野では、超広帯域（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：「ＵＷＢ」ともいう）での無線通信技術が重要になってきている。特に無線での通信においては、外界からのノイズに強く、かつ長い距離間を通信できることが必要である。

一般的な無線受信器のアーキテクチャとして、アンテナで受信した高周波信号から中間周波数に変換したのち、基底帯域信号に変換するヘテロダイン方式と、高周波信号を直接基底帯域信号に変換するダイレクトコンバージョン方式がある。

ヘテロダイン方式は、ミキサ回路が２つ以上必要になるのに対し、ダイレクトコンバージョン方式は、ミキサ回路１つでよいため、無線受信器の回路面積の多くを占めるアナログ部の面積を削減でき、ＬＳＩの価格を下げることができるという長所がある。

一般的にダイレクトコンバージョンを用いる通信方式では、セルフミキシングによりミキサ出力においてＤＣオフセットが発生することが知られている。

ＤＣオフセットが発生した場合、回路の飽和による受信信号の歪みが発生し、受信信号の信号対雑音比が低下し、復調エラーの割合が高くなるため、通信可能距離が短くなる。

図８は、特許文献１に開示された受信機のＤＣオフセット補正装置の構成を図（特許文献１の図４）である。図８の装置は、複数のバンドをホッピングする通信システムに用いられる受信機のＤＣオフセット補正装置であって、複数のバンドごとに複数の異なるＤＣオフセット補正信号をそれぞれ生成し出力する制御部１４０と、この制御部１４０から出力された複数の異なるＤＣオフセット補正信号をそれぞれ入力してデジタル・アナログ変換して出力する複数のＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタル・アナログ変換器）１５０−１〜ＤＡＣ１５０−Ｎと、これら複数のＤＡＣからそれぞれ出力した複数の異なるＤＣオフセット補正信号のいずれかを出力するようにスイッチング動作を行うアナログＭＵＸ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：マルチプレクサ）１６０と、入力信号にアナログＭＵＸ１６０の出力信号を加えて出力する加算部１１０と、増幅部１２０と、ＡＤＣ１３０（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログ・デジタル変換器）と、を備える。この装置のＤＣオフセット補正動作を以下に説明する。

増幅部１２０は、加算部１１０の出力信号を所定の利得Ｇに増幅して出力する。増幅部１２０の利得Ｇは、制御部１４０で設定される。

増幅部１２０の入力信号には、ＤＣオフセット信号が含まれており、これは、前述の通り、局部発振信号に起因して発生したものである。局部発振信号は、時間帯ごとにホッピングされたバンドにより異なるため、時間帯ごとにホッピングされたバンドに応じてＤＣオフセットのレベルも異なってくる。例えば、Ｎ個の周波数をホッピングする通信システムにおいては、ある時間帯にホッピングされたバンドが第１バンドである場合に発生する第１のＤＣオフセット信号と、次の時間帯にホッピングされたバンドが第２バンドである場合に発生する第２のＤＣオフセット信号と、さらに現在ホッピングされたバンドが第ｎバンドである場合に発生する第ＮのＤＣオフセット信号とでは、それぞれ異なるレベルを有する。

ＡＤＣ１３０は、増幅部１２０で増幅し出力したアナログ信号をデジタル信号に変換する。このＡＤＣ１３０の出力信号は、復調部と制御部１４０にも出力する。

制御部１４０は、ＤＣオフセット補正信号を調整し、調整したＤＣオフセット補正信号を生成し出力する。信号のレベルがバンドごとに異なるため制御部１４０は、バンドごとに異なるＤＣオフセット補正信号を生成し、生成した第１乃至第ＮのＤＣオフセット補正信号を第１乃至第ＮのＤＡＣ１５０−ｎにそれぞれ出力する。

第１乃至第ＮのＤＡＣ１５０−１〜１５０−Ｎでは、デジタル信号である第１乃至第ＮのＤＣオフセット補正信号をアナログ信号にそれぞれ変換してアナログＭＵＸ１６０に出力する。

アナログＭＵＸ１６０は、バンドホッピングシーケンス信号の立ち上がり又は立ち下がりに同期してスイッチング動作し、第１乃至第ＮのＤＡＣ１５０−１乃至１５０−Ｎからそれぞれ出力された第１乃至第ＮのＤＣオフセット補正信号のいずれか１つを加算部１１０に出力する。

加算部１１０の入力信号に含まれるＤＣオフセットには、アナログＭＵＸ１６０から出力されるＤＣオフセット補正信号を加算し、ＤＣオフセットの補正を実現している。

特開２００６−２０３３４号公報（図４）

以下に本発明による関連技術の問題点を説明する。

図８に示した装置においては、加算部１１０の出力にノイズが発生する可能性が高い。加算部１１０の出力にノイズが発生すると、ＡＤＣ１３０に入力されるアナログ信号の品質が劣化し、復調部において復調エラーが発生する。このため、通信距離を短くなってしまう。

加算部１１０の出力にノイズが発生する理由の１つとして、加算部１１０への入力信号（受信信号）が周波数ホッピングしてから入力されるまでの信号の経路と、アナログＭＵＸ１６０から加算部１１０に入力されるＤＣオフセット補正信号の経路とが異なる。このため、周波数ホッピングによってＤＣオフセット成分が変化する入力信号が加算部１１０に入力されるタイミングと、アナログＭＵＸ１６０の出力においてバンドホッピングシーケンス信号によりＤＣオフセット補正信号が切り替わるタイミング（切り替えられたＤＣオフセット補正信号が加算部１１０に入力されるタイミング）に、ずれ（位相の差）が生じる場合があるためである。図８の装置におけるＤＣオフセットの補正は、入力信号（ＤＣオフセット信号を含む）と、アナログＭＵＸ１６０の出力信号が加算部１１０へ入力されるタイミングは同じであることが前提とされている。

しかしながら、実際には、ＤＣオフセット補正信号の切り替えが、ホッピングの周波数と同じ周波数であっても、ＤＣオフセット補正信号の位相を入力信号の位相を同期させることは困難である。例えば、半導体集積回路上に、図８の構成を実装した場合、制御部やアナログＭＵＸにおいて、バンドホッピングシーケンスに同期して、ＤＣオフセット補正信号を出力したとしても、配線負荷等によって、ＤＣオフセット補正信号と、周波数ホッピングによってＤＣオフセットが変わる入力信号のとの間で位相のずれ（位相差）が生じると、ノイズが発生してしまう。

なお、上記課題の分析は本発明者による分析によるものであり、図８の構成に、上記課題があることは、上記特許文献１にはいっさい開示も示唆もされていない。

本発明は、上記した問題点の少なくとも１つを解決するため、概略以下の装置を提供する。

本発明によれば、受信信号と局部発振器からの局発信号とを混合するミキサの出力に対して、局発信号周波数に対応した補正値のオフセット補正信号を供給するオフセット調整部と、前記局部発振器における前記局発信号周波数の切り替えのタイミングに対応させて、前記オフセット調整部における前記オフセット補正信号の切り替えのタイミングを調整するタイミング調整部と、を備えた無線通信装置が提供される。

本発明によれば、受信信号と局部発振器からの局発信号とを混合するミキサの出力に対して、局発信号周波数に対応した補正値のオフセット補正信号を供給する無線通信装置のオフセット補正方法であって、
前記局部発振器における前記局発信号周波数の切り替えのタイミングに対応させて、前記オフセット調整部における前記オフセット補正信号の切り替えのタイミングを調整する無線通信装置のオフセット補正方法が提供される。

本発明によれば、周波数ホッピングによってＤＣオフセットが変わる入力信号のＤＣオフセットの補正にあたり、入力信号とＤＣオフセット補正信号を加算する加算部の出力のノイズを除去し、信号品質を向上し復調エラーを低減し、通信距離を改善することができる。

本発明の第１の実施形態の無線通信装置の受信部の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるタイミング調整方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態におけるにおけるタイミング調整信号のタイミングチャートである。 本発明の比較例における加算部の入力、出力のタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態における加算部の入力、出力のタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態の無線通信装置の受信部の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態の無線通信装置の受信部の構成を示す図である。 特許文献１の受信機のＤＣオフセット補正装置の構成を示す図である。

本発明の一つの態様（ｍｏｄｅ）によれば、受信信号と局部発振器（２８０）からの局発信号とを混合するミキサ（２０４）の出力に対して、局発周波数に対応したオフセット量のオフセット補正信号（２５１）を供給するオフセット調整部（２５０）と、局部発振器（２８０）における前記局発信号周波数の切り替えのタイミングに対応させて、オフセット調整部（２５０）における前記オフセット補正信号の切り替えのタイミングを調整するタイミング調整部（２７０）を備える。タイミング調整部（２７０）は、局部発振器（２８０）に対して供給する周波数切り替え信号（２７２）と、局部発振器（２８０）での周波数の切り替えに対応してオフセット量を切り替えるためにオフセット調整部（２５０）に対して供給する、オフセット補正量切り替え信号（２７１）のタイミングとを調整する。本発明において、ミキサ（２０４）の出力を入力する加算部（２１０）の出力を増幅及びフィルタ処理しアナログデジタル変換したデジタル信号から、ノイズ量を測定し、測定したノイズ量を基に、タイミング決定信号を生成するノイズ量測定演算部（６００）と、前記ノイズ量測定演算部（６００）からのタイミング決定信号に基づき、タイミング調整信号をタイミング調整部（２７０）に供給する制御部（２４０）を備える。本発明においては、局部発振器（２８０）に対して供給する周波数切り替え信号（２７２）に対して、ミキサ（２０４）における周波数切り替わりの遅延量（ｔｄ）相当遅延させた前記オフセット補正信号（２５１）がオフセット調整部（２５０）から加算部（２１０）に供給される。以下、いくつかの実施形態に即して説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の第１の実施形態の無線通信装置の受信部の構成を示す図である。図１を参照すると、本発明の第１の実施形態において、アンテナ２０１で受信された信号は、ＢＰＦ２０２（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：帯域通過フィルタ）によって帯域選択された後に、ＬＮＡ２０３（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：低雑音増幅器）によって増幅され、ミキサ２０４に出力される。ミキサ２０４は、ＬＮＡ２０３から出力されるＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号出力を局部発振周波数信号（「局部発振信号」あるいは「局発信号」ともいう)２８１でダウンコンバートし、ベースバンド信号を、加算部２１０に出力する。

加算部２１０は、ミキサ２０４からのベースバンド信号とオフセット調整部２５０よりのオフセット補正信号２５１とを入力し、これら２つの信号を加算し、加算結果信号を出力する。

ミキサ２０４より加算部２１０に入力されるベースバンド信号には、セルフミキシングによるＤＣオフセットが重畳しているため、予め推定したＤＣオフセット量をオフセット調整部２５０から出力し、加算部２１０で、ＤＣオフセットを加減算することによりＤＣオフセットを相殺し、ＶＧＡ２２０（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：可変利得増幅器）に、ＤＣオフセット補正後のベースバンド信号を出力する。

ＶＧＡ２２０は、加算部２１０よりＤＣオフセット補正後のベースバンド信号を入力し、所定の信号レベルまで入力信号を増幅し、ＬＰＦ２０５へ増幅後のベースバンド信号を出力する。

ＬＰＦ２０５（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：低域通過フィルタ）は、ＶＧＡ２２０よりの増幅後のベースバンド信号を入力とし、入力信号の高周波成分を除去しＡＤＣ２３０へ高周波成分除去後のベースバンド信号を出力する。

ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：アナログデジタル変換器）２３０は、ＬＰＦ２０５より高周波成分除去後のベースバンド信号を入力し、アナログ信号をデジタル信号に変換して受信器の復調部およびノイズ量測定演算部６００に出力する。

ノイズ量測定演算部６００は、ノイズ量測定部６１０と、第１のメモリ６２０と、第２のメモリ６３０と、ノイズ量演算部６４０とを備えている。

ノイズ量測定演算部６００は、ＡＤＣ２３０の出力と、制御部２４０の出力信号であるタイミング調整信号２４２を入力とし、ノイズ量演算部６４０から出力されるタイミング決定信号６４１を、制御部２４０に出力する。

制御部２４０は、
ノイズ量演算部６４０から出力されるタイミング決定信号６４１と、
タイミング調整の開始を知らせる外部から入力されるタイミング調整開始信号２４６と、
を入力とし、
オフセット補正量通知信号２４１をオフセット調整部２５０に出力し、
周波数選択信号２４５を局部発振器２８０に出力し、
タイミング調整信号２４２とオフセット補正量切り替え信号２４３と周波数切り替え信号２４４とをタイミング調整部２７０に出力し、さらに、
タイミング調整信号２４２を第２のメモリ６３０に出力する。

タイミング調整部２７０は、
制御部２４０から出力された、タイミング調整信号２４２と、オフセット補正量切り替え信号２４３と、周波数切り替え信号２４４と、
を入力とし、
オフセット補正量切り替え信号２４３と周波数切り替え信号２４４のタイミングをタイミング調整信号２４２で調整し、
タイミングを調整したオフセット補正量切り替え信号２７１をオフセット調整部２５０に出力し、
タイミングを調整した周波数切り替え信号２７２を局部発振器２８０に出力する。

オフセット調整部２５０は、
タイミング調整部２７０から出力されたオフセット補正量切り替え信号２７１と、
制御部２４０から出力されるオフセット補正量通知信号２４１と、
を入力し、
オフセット補正量切り替え信号２７１の立ち上がり又は立ち下がりに応答して、オフセット補正量通知信号２４１に応じたアナログ信号として、オフセット補正信号２５１を、加算部２１０に出力する。

制御部２４０から出力されるオフセット補正量通知信号２４１は、ミキサ２０４の出力のＤＣオフセット量を事前に推定した結果を、制御部２４０内部で保持した信号である。

局部発振器２８０は、
タイミング調整部２７０からの周波数切り替え信号２７２と、
制御部２４０から出力される周波数選択信号２４５と、
を入力し、
局部発振周波数信号２８１をミキサ２０４に出力する。

局部発振器２８０において、
局部発振周波数信号２８１の周波数は、制御部２４５から入力された周波数選択信号２４５により選択され、
周波数切り替え信号２７２の立ち上がり又は立ち下がりに同期して、周波数が切り替えられ、周波数ホッピングの動作を実現する。

ノイズ量測定演算部６００のノイズ量測定部６１０は、ＡＤＣ２３０から出力されるデジタル信号を入力とし、ノイズ量測定結果信号６１１を第１のメモリ６２０に出力する。特に制限されないが、ノイズ量測定部６１０において、ＤＣレベルの時間平均やＲＭＳ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ：実効値）を用いてノイズ量を測定する。

第１のメモリ６２０は、タイミング調整中の周波数ホッピング中にノイズ量測定部６１０で測定したノイズ量測定結果信号６１１を入力して保持し、該保持したノイズ量測定結果信号６１１をノイズ量演算部６４０に出力する。

第２のメモリ６３０は、タイミング調整中に制御部２４０で設定したタイミング調整信号２４２を入力し、タイミング調整信号２４２の設定値を保持し、タイミング調整信号２４２の設定値をノイズ量演算部６４０に出力する。

ノイズ量演算部６４０は、第１のメモリ６２０に保持されたノイズ量測定結果信号６１１と、第２のメモリ６３０に保持されたタイミング調整信号２４２を入力とし、タイミング決定信号６４１を制御部２４０へ出力する。

図２は、図１の本実施形態におけるタイミング調整手順を示すフローチャートである。図２には、オフセット補正量切り替え信号２４３と周波数切り替え信号２４４のタイミング調整手順が示されている。図１、図２を参照して、本実施形態の動作を説明する。以下では、動作の説明のため、周波数選択信号２４５で決まる第１の周波数をＦ１としたときの、オフセット補正信号２５１として出力される第１のＤＣオフセット補正量をＤＣ１とし、第２の周波数をＦ２としたときの、第２のＤＣオフセット補正量をＤＣ２とし、第ｎ（ｎは１以上の所定の整数）の周波数をＦｎとしたときの、第ｎのＤＣオフセット補正量をＤＣｎとする。

タイミング調整開始信号２４６が活性化され、タイミング調整開始を、制御部２４０に知らせる（ステップＳ３００）。

制御部２４０は、ステップＳ３００のタイミング調整開始信号２４６によるタイミング調整開始により、タイミング調整信号２４２に、タイミング調整量Ｔｗ１を設定する（ステップＳ３１０）。

制御部２４０は、ステップＳ３１０又はステップＳ３６０で設定したタイミング調整量Ｔｗ１を、第２のメモリ６３０に書き込み、保持する（ステップＳ３２０）。

制御部２４０は、タイミング調整用のための周波数ホッピングの制御を行う（ステップＳ３３０）。

周波数ホッピング中は、局部発振周波数信号２８１の周波数が第１の周波数Ｆ１であるとき、オフセット調整部２５０は、オフセット補正信号２５１として第１のＤＣオフセット補正量ＤＣ１を、加算部２１０出力する。局部発振周波数信号２８１の周波数が第２の周波数Ｆ２であるとき、オフセット調整部２５０は、第２のＤＣオフセット補正量ＤＣ２を出力し、同様に、第ｎの周波数Ｆｎであるとき、オフセット調整部２５０は、第ｎのＤＣオフセット補正量ＤＣｎを出力する。

ノイズ量測定部６１０は、ステップＳ３３０で周波数ホッピングしているときのＡＤＣ２３０出力のノイズ量を測定し、ノイズ量測定結果信号６１１として、第１のメモリ６２０に出力する（ステップＳ３４０）。

制御部２４０は、ステップＳ３４０で測定したノイズ量測定結果信号６１１の測定結果を第１のメモリ６２０に書き込み、保持する（ステップＳ３５０）。

制御部２４０は、タイミング調整量Ｔｗ１を変化させる（ステップＳ３６０）。タイミング調整信号２４２の設定値を変化させる方法として、例えばタイミング調整量Ｔｗ１を２４０のカウンタ（不図示）でカウントアップさせるか、あるいは、予め決められたタイミング調整量Ｔｗ１を、制御部２４０内にあるシーケンサで順番に設定するようにしてもよい。

制御部２４０は、ステップＳ３６０のタイミング調整量Ｔｗ１が設定可能であるかを判定し、設定可能であれば、タイミング調整信号２４２に、タイミング調整量Ｔｗ１を設定し、ステップＳ３２０に戻り、設定可能でなければ、ステップＳ３８０に進む（ステップＳ３７０）。

ノイズ量演算部６４０は、第１のメモリ６２０に保持されているノイズ量測定結果信号６１１の測定結果のうち最小値を求め、ノイズ量測定結果が最小となるときのタイミング調整信号２４２を第２のメモリ６３０から求め、その結果（ノイズ量測定結果が最小となるタイミング設定値）を、タイミング決定信号６４１として、制御部２４０に出力する（ステップＳ３８０）。

制御部２４０は、ステップＳ３８０でノイズ量演算部６４０によって求められたタイミング決定信号６４１をタイミング調整信号２４２に設定し、タイミング調整部２７０へ出力する（ステップＳ３９０）。

図３は、本発明の第１の実施形態におけるタイミング調整信号のタイミングチャートである。図３には、オフセット補正量切り替え信号２７１と周波数切り替え信号２７２と局部発振周波数信号２８１の周波数とオフセット補正信号２５１の補正量が変化するタイミングが示されている。

周波数切り替え信号２７２は、時間Ｔ１でロウレベルからハイレベルに切り替わると、局部発振周波数信号２８１の周波数がＦ１に変化する。同様に、局部発振周波数信号２８１の周波数は、時間Ｔ２ではＦ２、時間ＴｎではＦｎに変化する。

一方、オフセット補正量切り替え信号２７１は、時間Ｔ２での周波数切り替え信号２７２のロウレベルからハイレベルの変化に対し、時間Ｔｗ１だけ早い又は遅い、時間Ｔ１＋Ｔｗ１でロウレベルからハイレベルに切り替わる。オフセット補正量切り替え信号２７１のロウレベルからハイレベルに遷移に対応してオフセット補正信号２５１の補正量が、ＤＣ１に変化する。

同様にして、オフセット補正信号２５１の補正量は、
時間Ｔ２＋Ｔｗ１で、ＤＣ２に変化し、
時間Ｔｎ＋Ｔｗ１で、ＤＣｎに変化する。

ただし、
Ｔｎ−Ｔｎ−１＞｜Ｔｗ１｜
とする。

本実施形態によれば、局部発振器２８０での局発周波数を切り替える周波数切り替え信号２７２と、オフセット調整部２５０でのオフセット量を切り替えるオフセット量切り替え信号２７１と、前記タイミングを調整するタイミング調整部２７０を有し、周波数切り替え信号２７２を局部発振器２８０の入力とし、オフセット量切り替え信号２７１をオフセット調整部２５０の入力とし、局部発振器２８０の出力である局部発振周波数信号２８１の周波数が切り替えられるタイミングと、オフセット調整部２５０から出力されるオフセット補正量２５０を切り替えるタイミングを調整することにより、受信信号に重畳したノイズを除去でき、ＡＤＣ２３０に入力するアナログ信号の品質が向上し、復調エラーが低減し、通信距離を改善することができる。

図４、図５は、ホッピングする周波数を３つとしたときの、比較例（図４）、と本実施形態（図５）のタイミング波形を示す図であり、加算部２１０の入力信号（ミキサ出力のＤＣオフセットとオフセット調整部２５０からのオフセット補正信号２５１）と出力信号のタイミング波形を示す図ある。図４、図５を参照して動作を説明する。

図４において、ｔｄは、タイミング調整前のミキサ２０４出力で周波数が切り替わる時間とオフセット補正信号２５１が切り替わる時間の差である。ｔｈは、周波数ホッピング時間の周期である。

ホッピングする周波数が第１の周波数Ｆ１のときは、第１のＤＣオフセット量をＤＣ１、同様に、第２の周波数Ｆ２のときの第２のＤＣオフセット量をＤＣ２、第３の周波数Ｆ３のときの第３のＤＣオフセット量をＤＣ３とする。

図４は、比較例（図８）による、ノイズ発生を説明するタイミング波形が示されている。タイミング調整が出来なかった場合に、どのようにノイズが発生するのかを説明する図である。

図４（ｂ）のオフセット補正信号２５１は、
時間０でＤＣ１を出力し、
時間ｔｈでＤＣ２を出力し、
時間２ｔｈでＤＣ３を出力し、
時間３ｔｈで再びＤＣ１を出力し、以後、時間ｔｈごとにＤＣ１、ＤＣ２、ＤＣ３の出力を繰り返す。

図４（ａ）のミキサ２０４出力のＤＣオフセットは、オフセット補正信号２５１に対し、時間ｔｄだけ周波数切り替わりの遅延が発生し、
時間０では−Ｄ３を出力し、
時間ｔｄで−ＤＣ１を出力し、
時間ｔｄ＋ｔｈで−ＤＣ２を出力し、
時間ｔｄ＋２ｔｈで−ＤＣ３を出力し、
時間ｔｄ＋３ｔｈで再び−ＤＣ１を出力し、
時間ｔｈごとに−ＤＣ１、−ＤＣ２、−ＤＣ３の出力を繰り返す。

図４（ｃ）から、オフセット補正量が変化するタイミングに対し、ミキサ２０４出力の変化は時間ｔｄだけ遅れるため、加算部２１０出力のＤＣレベルは、
時間０でＤＣ１−ＤＣ３を出力し、
時間ｔｄで０を出力し、
時間ｔｈで−ＤＣ１＋ＤＣ２を出力し、
時間ｔｄ＋ｔｈで０を出力し、
時間２ｔｈで−ＤＣ２＋ＤＣ３を出力し、
時間ｔｄ＋２ｔｈで０を出力し、
時間３ｔｈで再びＤＣ１−ＤＣ３を出力し、
以降、時間ｍ×ｔｈ（ｍ：正の整数）でノイズを出力し、ｔｄ＋ｍ×ｔｈで０を出力することを繰り返す。

図５は、本発明の第１の実施形態におけるノイズの除去を説明する図である。

図５（ｂ）のオフセット補正信号２５１は、タイミング調整により、ミキサ２０４出力の周波数切り替わりの遅延量ｔｄだけ、遅延を持つように調整され、
時間０でＤＣ３を出力し、
時間ｔｄでＤＣ１を出力し、
時間ｔｄ＋ｔｈでＤＣ２を出力し、
時間ｔｄ＋２ｔｈでＤＣ３を出力し、
時間ｔｄ＋３ｔｈで再びＤＣ１を出力し、
時間ｔｈごとにＤＣ１、ＤＣ２、ＤＣ３の出力を繰り返す。

図５（ａ）のミキサ２０４出力のＤＣオフセットは、図４（ａ）のミキサ２０４出力のＤＣオフセットと同一とされる（説明は省略する）。

加算部２１０において、入力信号であるミキサ２０４出力のＤＣオフセットとオフセット調整部２５０出力のオフセット補正信号２５１の補正量は、反転した信号の関係となり、図５（ｃ）に示すように、加算部２１０の出力には、ミキサ２０４出力のＤＣオフセットとオフセット調整部２５０出力のオフセット補正信号２５１が相殺され、加算部２１０出力でＤＣオフセットは０になる。

すなわち、加算部２１０出力にノイズが重畳せずに、ＡＤＣ２３０の出力に、ノイズが重畳しなくなるため、受信信号の品質が向上してデジタル部での復調エラーが減少するため、通信距離を改善できる。

ＵＷＢ無線通信に本発明を適用した場合、受信したフレーム数に対する復調エラーが含まれるフレームの割合であるパケットエラーレートが８％以下となる受信信号の強度を示す最低受信感度は、２ｄＢ程度改善し、通信距離が１．５倍に改善する。

＜実施形態２＞
図６は、本発明の第２の実施形態の無線通信装置の受信部の構成を示す図である。図６において、図１と同一の構成部分には同一の参照番号が附されている。以下では、図１と同一部分の説明は重複を回避するため適宜省略し、相違点を説明する。図６に示した本発明の第２の実施形態は、ノイズ量測定演算部の構成が、図１に示した前記第１の実施形態のノイズ量測定演算部と相違している。タイミング調整メモリ入力信号６５１から予めタイミング調整量Ｔｗ１を設定することで、タイミング調整部２７０に入力されるタイミング調整信号２４２を設定可能としている。

ノイズ量測定演算部６００ａは、第１のセレクタ部６５０と、第２のセレクタ部６６０と、パスセレクト信号６５２と、タイミング調整メモリ入力信号６５１が、図１の構成に追加されている。

第１のセレクタ部６５０は、入力されるタイミング調整メモリ入力信号６５１と、制御部から出力されるタイミング調整信号２４２とを入力とし、入力されるパスセレクト信号６５２により、タイミング調整メモリ入力信号６５１とタイミング調整信号２４２のいずれか一方を第２のメモリ６３０に入力する。

第２のセレクタ部６６０は、ノイズ量演算部６４０からの出力と、第２のメモリ６３０からの出力を入力とし、パスセレクト信号６５２により、ノイズ量演算部６４０からの出力と、第２のメモリ６３０からの出力のいずれか一方をタイミング決定信号６４１として、制御部２４０へ出力する。

前記第１の実施形態では、タイミング調整部２７０に入力されるタイミング調整信号２４２を、自動で調整するのに対し、本実施形態では、タイミング調整メモリ入力信号６５１によって予めタイミング調整量Ｔｗ１を設定することで、タイミング調整部２７０に入力されるタイミング調整信号２４２を設定することが可能になる。

本実施形態は、例えばＵＷＢ無線通信において受信信号のパケットエラーレートが最も小さくなるタイミング調整が、無線通信装置内のレジスタや、無線通信装置内のＣＰＵで動作するソフトウエアにより行うことが可能である。すなわち、無線通信装置内のレジスタに保持されたタイミング調整メモリ入力信号６５１や、無線通信装置内のＣＰＵで導出されたタイミング調整メモリ入力信号６５１が、第１のセレクタ部６５０、第２のメモリ６３０、第２のセレクタ部６６０を介してタイミング決定信号６４１として制御部２４０に入力される。

本実施形態は、外部から６５１、６５２を通じて調整可能である。入力信号（周波数切り替え）とＤＣオフセット調整信号のタイミングが事前に判明している場合に有効である。

＜実施形態３＞
図７は、本発明の第３の実施形態の無線通信装置の受信部の構成を示す図である。図７において、図１と同一の構成部分には同一の参照番号が附されている。以下では、図１と同一部分の説明は重複を回避するため適宜省略し、相違点を説明する。図７に示した本発明の第３の実施形態は、ノイズ量測定演算部の構成が、図１に示した前記第１の実施形態のノイズ量測定演算部と相違している。本実施形態では、ノイズ測定した値をメモリ６９０（初期値は最大値）と大小比較し、小さい値をメモリ６９０に書き込む。すなわち最小値のみを保持することで、メモリ容量を小さくすることが出来る。

ノイズ量測定演算部６００ｂは、大小比較部６７０と、セレクタ部６８０と、大小比較セレクト信号６７１と、大小比較結果信号６７２は追加され、メモリ６２０、６３０のかわりに、メモリ６９０と、メモリ７００を備えている。

大小比較部６７０は、ノイズ量測定部６１０の出力であるノイズ量測定結果信号６１１とメモリ６９０の出力を入力とし、ノイズ量の大小判定を行い、ノイズ量が小さい結果を大小比較結果信号６７２としてメモリ６９０に出力し、ノイズ量測定結果信号６１１とメモリ６９０から入力された信号のうち、どちらが小さいかを示す大小比較セレクト信号６７１をセレクタ部６８０に出力する。

大小比較セレクト信号６７１は、大小比較部６７０で、メモリ６９０の出力が小さいと判断されれば、セレクタ部６８０で、メモリ７００の入力を出力するよう大小比較部６７０により制御され、そうでなければ、セレクタ部６８０で、タイミング調整信号２４２を出力する。

セレクタ部６８０は、
メモリ７００の出力と、
制御部２４０から出力されるタイミング調整信号２４２と、
大小比較セレクト信号６７１と
を入力とし、
大小比較セレクト信号６７１により、メモリ７００の出力と、制御部２４０から出力されるタイミング調整信号２４２のいずれか一方を、タイミング決定信号６４１として、制御部２４０に出力する。

メモリ６９０は、大小比較部６７０からの出力である大小比較結果信号６７２を入力して保持し、大小比較部６７０に、保持した信号を出力する。

メモリ７００は、セレクタ部６８０の出力であるタイミング決定信号６４１を入力して、保持し、セレクタ部６８０に保持した信号出力する。

ノイズ量測定結果信号６１１のうち１つの最小値を、メモリ６９０で保持し、ノイズ量測定結果信号６１１が最小となるときのタイミング調整信号２４２の設定値を、メモリ７００で保持するため、メモリ６９０およびメモリ７００で保持するデータは最小値のみでよく、小さな容量のメモリにて処理が可能であり、ＬＳＩ面積を削減することができる。

また、精度を上げるために、タイミング調整量Ｔｗ１に対する分解能を増やす場合や、タイミング調整量Ｔｗ１の値が大きくなった（例えば大規模チップに搭載され、配線負荷等が増加）場合などのメモリの保持量が増加する場合に対して有効である。

本実施形態においても、ノイズ除去が可能となる。キャリブレーションを実施し、最適のタイミング調整量を見つけ、この調整量によって周波数切り替え信号とオフセット補正量切り替え信号のタイミングが調整を行うことで、ノイズ発生が防止できる。

上記した各実施形態の作用効果とその根拠を以下に説明する。

１）ノイズ除去による通信距離の改善が可能である。

その理由は、周波数切り替え信号とオフセット補正量切り替え信号のタイミングが調整できることにより、受信信号に重畳したノイズを除去することができるため、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）に入力するアナログ信号の品質が向上し、復調エラーが低減するからである。

２）ＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）の収束誤差を低減することができる。

その理由は、ノイズを除去した結果、受信信号には希望波だけが残るため、受信器における電界強度の測定誤差が減り、ノイズを含まない受信信号であるため、ＡＧＣの収束誤差が小さくなり、所望のゲインに収束するため、受信信号のひずみやＡＤ変換器のダイナミックレンジをフルに使うことができ、アナログ信号の品質が向上し、復調エラーが低減するからである。

３）ＡＤ変換器の面積、電流削減することができる。

その理由として、ノイズが入った受信信号（希望波＋ノイズ）においてノイズを歪ませずにＡＤ変換を行う必要があるため、ＡＤ変換器のアナログ信号の入力レンジを広げ、同じビット精度を保つためビット数を増やすことが必要とされるが、本実施形態によれば、ノイズが除去により、希望波のみを歪ませずにＡＤ変換すればよい。このため、ＡＤ変換器のアナログ信号の入力レンジを狭め、ビット数の削減が可能とされるからである。

なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１１０ 加算部
１２０ 増幅部
１３０ ＡＤＣ
１４０ 制御部
１５０−１ 第１ ＤＡＣ
１５０−２ 第２ ＤＡＣ
１５０−ｎ 第ｎ ＤＡＣ
１６０ アナログＭＵＸ
２０１ アンテナ
２０２ ＢＰＦ
２０３ ＬＮＡ
２０４ ミキサ
２０５ ＬＰＦ
２１０ 加算部
２２０ ＶＧＡ
２３０ ＡＤＣ
２４０ 制御部
２４１ オフセット補正量通知信号
２４２ タイミング調整信号
２４３、２７１ オフセット補正量切り替え信号
２４４、２７２ 周波数切り替え信号
２４５ 周波数選択信号
２４６ タイミング調整開始信号
２５０ オフセット調整部
２５１ オフセット補正信号
２７０ タイミング調整部
２８０ 局部発振器
２８１ 局部発振周波数信号
６００ 、６００ａ、６００ｂ ノイズ量測定演算部
６１０ ノイズ量測定部
６１１ ノイズ量測定結果信号
６２０ メモリ
６３０ メモリ
６４０ ノイズ量演算部
６４１ タイミング決定信号
６５０ セレクタ部
６５１ タイミング調整メモリ入力信号
６５２ パスセレクト信号
６６０ セレクタ部
６７０ 大小比較部
６７１ 大小比較セレクト信号
６７２ 大小比較結果信号
６８０ セレクタ部
６９０ メモリ
７００ メモリ

Claims (20)

1. 受信信号と局部発振器からの局発信号とを混合するミキサの出力に対して、局発信号周波数に対応した補正値のオフセット補正信号を供給するオフセット調整部と、
   前記局部発振器における前記局発信号周波数の切り替えのタイミングに対応させて、前記オフセット調整部における前記オフセット補正信号の切り替えのタイミングを調整するタイミング調整部と、
   を備えている、ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記タイミング調整部は、
   前記局部発振器に対して周波数の切り替えを指示する周波数切り替え信号と、
   前記局部発振器での周波数の切り替えに対応させて、前記オフセット補正信号を切り替えるために、前記オフセット調整部に対して供給するオフセット補正量切り替え信号のタイミングを調整する、ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記ミキサの出力に前記オフセット調整部からの前記オフセット補正信号を加算する加算部を備え、
   前記オフセット補正量切り替え信号に基づき、前記オフセット調整部は、前記オフセット補正信号を、前記局部発振器への前記周波数の切り替え信号に対して前記ミキサにおける周波数切り替わりの遅延量分の時間遅延させて、前記加算部に供給する、ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
4. 前記加算部の出力を増幅及びフィルタ処理しアナログ・デジタル変換したデジタル信号に変換した信号から、ノイズ量を測定し、測定したノイズ量を基に、タイミング決定信号を生成するノイズ量測定演算部と、
   前記ノイズ量測定演算部からのタイミング決定信号に基づき、前記タイミング調整部にタイミング調整信号を出力する制御部と、
   を備えた、ことを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
5. 前記制御部は、前記ノイズ量測定演算部から出力される前記タイミング決定信号を入力とし、
   オフセット補正量通知信号を、前記オフセット調整部に出力し、
   周波数選択信号を前記局部発振器に出力し、
   前記タイミング調整信号と、前記オフセット補正量切り替え信号と、前記周波数切り替え信号とを、前記タイミング調整部に出力する、ことを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
6. 前記制御部は、タイミング調整の開始を知らせるタイミング調整開始信号を入力する、ことを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
7. 前記ノイズ量測定演算部は、前記制御部から出力された前記タイミング調整信号を入力して保持するメモリを備え、
   ノイズ量の測定結果と、前記タイミング調整信号とに基づき、前記タイミング決定信号を生成する、ことを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
8. 前記タイミング調整部は、前記制御部から出力された前記タイミング調整信号と前記オフセット補正量切り替え信号と前記周波数切り替え信号を入力とし、
   前記オフセット補正量切り替え信号と前記周波数切り替え信号のタイミングを、前記タイミング調整信号に基づき調整し、タイミングを調整した前記オフセット補正量切り替え信号をオフセット調整部に出力し、タイミングを調整した周波数切り替え信号を前記局部発振器に出力する、ことを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
9. 前記ノイズ量測定演算部が、前記ノイズ量測定演算部外部から供給されるタイミング調整メモリ入力信号を入力し、前記タイミング調整メモリ入力信号に基づき、前記タイミング決定信号を生成する、ことを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
10. 前記ノイズ量測定演算部が、
    前記加算部の出力を増幅及びフィルタ処理しアナログ・デジタル変換した前記デジタル信号から、ノイズ量を測定するノイズ量測定部と、
    前記ノイズ量測定部での測定結果を保持する第１のメモリと、
    前記制御部から出力された前記タイミング調整信号を保持する第２のメモリと、
    前記第１、第２のメモリを参照して前記タイミング決定信号を出力するノイズ量演算部と、
    を備えている、ことを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
11. 前記ノイズ量測定演算部が、
    前記加算部の出力を増幅及びフィルタ処理しアナログ・デジタル変換したデジタル信号から、ノイズ量を測定するノイズ量測定部と、
    前記ノイズ量測定部での測定結果を保持する第１のメモリと、
    前記ノイズ量測定演算部に入力されるタイミング調整メモリ入力信号と、前記制御部から出力された前記タイミング調整信号を選択する第１のセレクタと、
    前記第１のセレクタの出力を保持する第２のメモリと、
    前記第１、第２のメモリを参照して前記タイミング決定信号を出力する前記ノイズ量演算部と、
    前記ノイズ量測定演算部の出力と前記第２のメモリの出力を選択し、タイミング決定信号として出力する第２のセレクタと、
    を備えている、ことを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
12. 前記ノイズ量測定演算部が、ノイズ量の測定結果の最小値を保持し、ノイズ量の測定結果が最小となるときのタイミング調整信号の設定値を保持する、ことを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
13. 前記ノイズ量測定演算部が、前記加算部の出力を増幅及びフィルタ処理しアナログ・デジタル変換したデジタル信号から、ノイズ量を測定するノイズ量測定部と、
    第１のメモリと、
    前記ノイズ量測定部でのノイズ量の測定結果と前記第１のメモリの値の大小を比較する大小比較部と、
    を備え、
    前記ノイズ量測定部でのノイズ量の測定結果と前記第１のメモリの値よりも小さい場合に、前記第１のメモリは、前記ノイズ量測定部でのノイズ量の測定結果で更新され、
    前記制御部からのタイミング調整信号と、第２のメモリの値の一方とを前記大小比較部での比較結果に基づき選択する第２のセレクタを備え、
    前記第２のセレクタの出力は、前記制御部にタイミング決定信号として出力されるとともに、前記第２のメモリに保持される、ことを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
14. 局部周波数発振器が周波数ホッピング動作を有し、セルフミキシングにより発生するＤＣオフセットを補正する回路を有す無線通信装置であって、
    周波数ホッピングのタイミングと、対応する周波数のＤＣオフセット補正量を設定したときのノイズ量を測定する測定部と、
    周波数ホッピングのタイミングとＤＣオフセット補正量を変化させるタイミングとを調整するタイミング調整部と、
    タイミングを調整するための制御を行う制御部と、
    を有する、ことを特徴とする無線通信装置。
15. 前記測定部が、
    ノイズ量を測定するノイズ量測定部と、
    前記ノイズ量測定部でのノイズ量の測定結果を保持する測定結果保持回路と、
    前記制御部から出力されるタイミング調整用の設定値を保持する設定値保持回路と、
    ノイズ量を演算し、タイミング調整結果を出力するノイズ量演算部と、
    を有する、ことを特徴とする請求項１４記載の無線通信装置。
16. 前記測定部が、
    ノイズ量を測定するノイズ量測定部と、
    前記ノイズ量測定部でのノイズ量の測定結果を保持する測定結果保持回路と、
    前記制御部から出力されるタイミング調整用の設定値を保持する設定値保持回路と、
    設定値保持回路のタイミング調整用の設定値と、前記測定部に入力されるタイミング調整用の設定値のいずれかを、設定値選択信号により、選択する第１のセレクタと、
    ノイズ量を演算するノイズ量演算部と、
    ノイズ量演算部の出力と設定値保持回路の出力のいずれかを、出力選択信号により選択出力する第２のセレクタと、
    を有する、ことを特徴とする請求項１４記載の無線通信装置。
17. 前記測定部が、
    ノイズ量を測定するノイズ量測定部と、
    前記ノイズ量測定部でのノイズ量測定結果を保持する測定結果保持回路と、
    前記ノイズ量測定結果と前記保持回路に格納されている値とを比較し、ノイズ量の小さい値を検出する大小比較部と、
    セレクタより出力されるタイミング調整結果信号を保持する設定値保持回路と、
    前記制御部から出力されるタイミング調整用の設定値と、前記設定値保持回路に保持される前記タイミング調整結果信号とのいずれかを、前記大小比較結果により選択する、選択する前記セレクタと、
    を有することを特徴とする請求項１４記載の無線通信装置。
18. タイミング調整開始信号を制御部に通知し、
    タイミング調整開始が通知された後にタイミング調整信号を設定し、
    タイミング調整信号の設定量をメモリに書き込み、
    タイミング調整のための周波数ホッピングを行い、
    周波数ホッピング時のアナログ・デジタル変換器の出力ノイズ量を測定し、ノイズ量測定結果信号をメモリに出力し、
    タイミング調整信号の設定値を変化させる制御を行い、
    タイミング調整信号の設定値が設定可能な範囲であるかを判定し、設定可能であればタイミング調整信号の設定量を出力する制御を繰り返し
    メモリに保持したノイズ量測定結果信号の測定結果のうち最小値を求め、最小値となるときのタイミング調整信号の設定値をメモリから求め、制御部に出力し、
    前記求めた設定値をタイミング調整信号に設定し、タイミング調整部へ出力する制御を行う、ことを特徴とする無線通信装置のオフセット補正方法。
19. 受信信号と局部発振器からの局発信号とを混合するミキサの出力に対して、局発信号周波数に対応した補正値のオフセット補正信号を供給する無線通信装置のオフセット補正方法であって、
    前記局部発振器における前記局発信号周波数の切り替えのタイミングに対応させて、前記オフセット調整部における前記オフセット補正信号の切り替えのタイミングを調整する、ことを特徴とする無線通信装置のオフセット補正方法。
20. 前記ミキサの出力に前記オフセット補正信号を加算した信号を増幅及びフィルタ処理しアナログ・デジタル変換したデジタル信号からノイズ量を測定し、測定したノイズ量を基に、タイミング決定信号を生成し、
    前記タイミング決定信号に基づき、前記周波数の切り替えと前記オフセット補正信号の切替のタイミングを調整する、ことを特徴とする請求項１９記載の無線通信装置のオフセット補正方法。

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