JP2012060433A - 送受信機及びそれを用いた携帯電話用端末向けrfic並びに携帯電話用基地局 - Google Patents

送受信機及びそれを用いた携帯電話用端末向けrfic並びに携帯電話用基地局 Download PDF

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Abstract

【課題】携帯電話送受信機において、受信信号に重畳する歪み信号成分を相殺し、受信機の受信信号復調精度を改善する。
【解決手段】送受信機は受信機(31)と、送信機(32)と、ディジタル信号処理部(33)とを含む。受信機は、受信ブロック(44)と歪み検出ブロック(45)とを含む。受信ブロック(44)はディジタル信号処理部(33)へと受信ディジタル信号を供給するものである。歪み検出ブロック(45)はディジタル信号処理部(33)へと受信2次相互歪みディジタル信号を供給するものである。ディジタル信号処理部(33)は、受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とで、再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成するものである。ディジタル信号処理部では、再生受信3次相互歪みディジタル信号で、受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み信号を相殺するように構成される。
【選択図】図1

Description

本発明は携帯電話等のRF通信に利用される送受信機及びそれを用いた携帯電話用端末向けRFIC並びに携帯電話用基地局に関するものであり、特に、送信動作と受信動作を同時に行うRF通信用送受信機において、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化を軽減するのに有効な技術に関するものである。
携帯電話は、高速化要求により、第2世代:GSM(Global System for Mobile Communication),第2,5世代:EDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution),第3世代:WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access),第3,5世代:HSPA(High Speed Packet Access)と発展を続けてきた。更に近年、更なる高速化を目的とし、第3,9世代:LTE(Long Term Evolution),第4世代:IMT−A(International Mobile Telecommunications−Advanced)と新たな規格が3GPP(Third Generation Partnership Project)で議論されている。HSPAが最大受信信号周波数帯域5MHz/最大データレート14Mbpsに対し、LTEでは20MHz/100Mbps,IMT−Aでは100MHz/1Gbpsと高速化される見込みである。
一方、第3世代以降の携帯電話通信では、周波数帯域を送信と受信に分割して、同時に送受信を行うFDD (Frequency Division Duplex)方式が米国、欧州、日本を中心に主流になっている。FDD方式に対応した携帯電話端末や携帯電話基地局では、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化が問題となっている。FDD対応送受信機では、送信機と受信機との分離は、段間に接続されたデュプテクサやフィルタで行われ、受信機に漏れこむ漏洩送信信号強度はデュプテクサ等の性能に起因する。漏洩送信信号が存在する時、受信機の非線形性特性により、受信機へ入力される妨害波信号と漏洩送信信号とは混変調され、受信信号と同じ周波数帯に3次相互歪み成分を生成する。3次相互歪み成分が受信信号に重畳することにより、受信機の受信信号復調精度が劣化する問題があった。
下記非特許文献1には、3次相互歪みを受信信号から相殺する送受信機の構成が記載されている。受信機において、低雑音増幅器の出力端子は受信信号検出ブロックと歪み信号検出ブロックとに接続されている。歪み信号検出ブロックは、3次相互歪み増幅器とRFミキサーとを含む。歪み信号検出ブロックで3次相互歪み信号を検出し、受信信号に重畳している3次相互歪み成分の振幅、位相に応じて、検出3次相互歪み信号の振幅、位相を調整した後、受信信号に加算することで、受信信号から3次相互歪み成分を相殺する。
下記特許文献1には、RF増幅器の3次相互歪み相殺手段が開示されている。RF増幅器出力に含まれる2次相互歪み成分を、振幅、位相を調整した後、RF増幅器入力端子にフィードバックする。フィードバックされた2次相互歪み信号は、再びRF増幅器において、送信信号との混変調が行われ、3次相互歪み成分に応じた補償3次相互歪み信号が生成され、3次相互歪み成分が相殺される。
下記特許文献2には、3次相互歪みを受信信号から相殺する送受信機の構成が記載されている。送受信機は受信機と、送信機と、ディジタル信号処理部を含む。受信機において、RFミキサーの出力端子は受信信号検出ブロックと歪み信号検出ブロックとに接続されている。歪み信号検出ブロックでは、妨害波信号成分を検出する。ディジタル信号処理部では、検出妨害波信号とベースバンド送信信号とから再生3次相互歪み信号を生成する。再生3次相互歪み信号と受信信号との加算処理により、受信信号から3次相互歪み成分を相殺する。
特表2003−504934号公報 特表2009−526442号公報
E. A. Keehr et al, "Equalization of Third−Order Intermodulation Products in Wideband Direct Conversion Receivers", IEEE JOURNAL OF SOLID−STATE CIRCUITS, VOL.43, NO.12, DECEMBER 2008, PP.2853−2867.
本発明者等は、本発明に先立ってFDD通信が可能な携帯電話小型基地局送受信機の研究に従事した。
本発明者等は、FDD対応送受信機の受信感度向上の検討を下記のように行ったものである。
一般的に、FDD方式に対応した携帯電話基地局では、漏洩送信信号と受信妨害波信号との3次相互歪み信号が受信信号に重畳し、受信機の受信感度劣化が問題となる。
図11は、漏洩送信信号による受信機の受信感度劣化を示している。送信機32から出力された送信信号は、電力増幅器27で増幅され、デュプレクサ2を介しアンテナ1へと接続される。一方、アンテナ1には、受信信号RXと受信妨害波信号BLが入力される。受信信号RXと、受信妨害波信号BLはデュプレクサ2を介して低雑音増幅器3へと入力される。同時に、電力増幅器27とデュプレクサ2を介して、受信機に漏れこむ送信信号、すなわち漏洩送信信号TX-leak(以下単にTX)も低雑音増幅器3へと入力される。低雑音増幅器からは、増幅された受信信号RXと、低雑音増幅器の非線形特性により発生した受信妨害波信号BLと漏洩送信信号TXとの3次相互歪み信号IM3が出力され、受信機へと入力される。この時、3次相互歪み信号IM3は、受信信号RXに同周波数で重畳し、受信機の受信感度劣化原因となる。
携帯電話小型基地局に向けては、体積、コスト削減のため、デュプレクサ、RFフィルタの小型化が必須となる。デュプレクサ、RFフィルタの小型化に伴い、送受信機間デュプレクサのアイソレーションは劣化し、受信機に入力される漏洩送信信号強度は増大する。これに伴い、受信信号に重畳する3次相互歪み成分の強度も増大し、受信感度劣化問題が顕著となる。
本発明者らは、上記非特許文献1に記載のように、低雑音増幅器出力を分配し、受信信号検出ブロックと歪み信号検出ブロックとを備えた送受信機について検討した。歪み信号検出ブロックで3次相互歪み信号を検出し、受信信号から3次相互歪み成分を差し引くことで、受信感度劣化を回避可能となる。一方で、歪み信号検出ブロックは、3次相互歪み増幅器とRFミキサーを必要とするため、部品数増加による基地局体積の増大が問題となることが明らかとなった。
また、上記特許文献1のように3次相互歪み相殺型低雑音増幅器の受信機への適用を検討した。3次相互歪み相殺型低雑音増幅器を用いることにより、低雑音増幅器部における3次相互歪み信号の生成を抑制できる。しかし、受信機全体では、RFミキサーにおける3次相互歪み信号の発生も問題となる。低雑音増幅器は、IMT−Aでの広帯域通信、またはマルチバンド対応を考慮すると広帯域特性が必要となる。その結果、低雑音増幅器部では受信信号以外に、周波数が異なる漏洩送信信号と、受信妨害波信号も同様に増幅される。また、体積、コストの観点から、低雑音増幅器とRFミキサーの段間にあるRFフィルタの信号選択度は制限される。その結果、RFミキサーには、低雑音増幅器同様、漏洩送信信号と受信妨害波信号が入力され、3次相互歪み信号が生成されることが明らかとなった。
一方、上記特許文献2のようにRFミキサー出力を分配し、受信信号検出ブロックと受信妨害波信号検出ブロックとを備えた送受信機についても検討した。検出妨害波信号と、既知であるベースバンド送信信号とで再生3次相互歪み信号を生成し、受信信号から3次相互歪み成分を差し引くことで、受信感度劣化を回避可能となる。一方で、受信妨害波信号を検出するには、RFミキサー出力で検出するのに十分な受信妨害波信号強度を必要とするため、低雑音増幅器、段間RFフィルタ、RFミキサーの周波数帯域を制限する必要がある。更に、低雑音増幅器とRFミキサーで発生する漏洩送信信号と受信妨害波信号との2次相互歪み成分は受信妨害波信号に重畳するため、受信妨害波信号の検出感度劣化が問題となることが明らかとなった。
本発明は、以上のような本発明に先立った本発明者等の検討の結果、なされたものである。
従って、本発明の目的とするところは、携帯電話対応の送受信機や小型基地局において、部品点数の増加を抑えつつ、受信信号に重畳する歪み信号成分を高い精度で相殺し、受信機の受信感度劣化を低減することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、本発明の1つの代表的な送受信機は、送信機と、前記送信機に送信ディジタル信号を供給するディジタル信号処理部と、受信信号に含まれる受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換して前記ディジタル信号処理部へ供給する受信ブロックと、前記受信信号に含まれる受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次相互歪みディジタル信号に変換して前記ディジタル信号処理部へ供給する歪み検出ブロックとを有する受信機とを備え、前記ディジタル信号処理部は、前記受信2次相互歪みディジタル信号と前記送信ディジタル信号とから、前記受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分を相殺する再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成することを特徴とする。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。すなわち、本発明によれば、FDD通信対応送受信機において、部品点数の増加を抑えつつ、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化を大幅に低減することが可能となる。
本発明の実施の形態1によるLow−IFダウンコンバージョン受信機を備えた送受信機を示す図である。 図1に示した送受信機の信号スペクトラムを示す図である。 図1に示した送受信機の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態2によるLow−IFダウンコンバージョン受信機を備えた送受信機を示す図である。 本発明の実施の形態3によるダイレクトダウンコンバージョン受信機を備えた送受信機を示す図である。 図4に示した送受信機の信号スペクトラムを示す図である。 図4に示した送受信機の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態4によるダイレクトダウンコンバージョン受信機を備えた送受信機を示す図である。 本発明の実施の形態5によるダイレクトダウンコンバージョン受信機を備えた送受信機を示す図である。 実施の形態5における送受信機の動作を説明する図である。 実施の形態5における送受信機の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態6によるRFICと、アンテナスイッチMMICとRF電力増幅器とを内蔵したRFモジュールと、ベースバンド信号処理LSIとを搭載した携帯電話の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態7によるRFユニットと、RF電力増幅器からなるRFモジュールと、ベースバンド信号処理LSIと、アンテナとデュプレクサと低雑音増幅器からなるアンテナモジュールとで構成された携帯電話基地局の構成を示すブロック図である。 従来技術における3次相互歪みによる受信感度劣化課題を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の代表的な実施の形態として、本発明の実施例1によるLow−IFダウンコンバージョン受信機方式を用いた、通信周波数帯A対応のFDD対応送受信機を示す図である。実施例1の送受信機は、図1に示したように、送信機(32)と、受信機(31)と、ディジタル信号処理部(33)を含んでいる。送信機は、D/A変換器(23)と、送信変調器(26)とを含んでいる。送信機(32)において、D/A変換器(23)は、ディジタル信号処理部(33)から供給された送信ディジタル信号を送信アナログ信号に変換する。送信機(32)において、送信変調器(26)は、D/A変換器(23)から供給された送信アナログ信号をRF送信信号に変換する。
受信機(31)は、受信ブロック(44)と、歪み検出ブロック(45)と、低雑音増幅器(3)とを含んでいる。受信ブロックは、受信信号用A/D変換器(10)と、受信復調器(5)とを含んでいる。受信ブロック(44)において、受信復調器は、低雑音増幅器で増幅されたRF受信信号を受信アナログ信号に変換する。受信ブロックにおいて、受信信号A/D変換器は、受信復調器から供給された受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換する。
歪み検出ブロック(45)は、歪み信号A/D変換器(11)を含んでおり、この歪み信号A/D変換器は、低雑音増幅器(3)から供給された受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次相互歪みディジタル信号に変換する。
ディジタル信号処理部(33)には、受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号と、歪み信号A/D変換器からの受信2次相互歪みディジタル信号とが入力される。ディジタル信号処理部(33)では、受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とで、再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成し、この再生受信3次相互歪みディジタル信号で、受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み信号を相殺する。
実施例1は、「通信周波数帯Aに対応するLow−IF受信機」に特徴があり、その構成をより具体的に説明する。
図2Aは、図1に示した送受信機の信号スペクトラムを示す図である。また、図2Bは、図1に示した送受信機の動作を説明する図である。
RF受信信号は、RF送信漏洩信号TXと、妨害波信号BLと、受信信号RXとを含んでいる。RF送信漏洩信号TXは、RF送信信号の減衰形である。通信周波数帯Aでは、RF受信信号RXの周波数は妨害波信号BLの周波数よりも低く、妨害波信号の周波数はRF送信漏洩信号TXの周波数よりも低い。
ディジタル信号処理部33の送信信号制御部22から、IQ送信ディジタル信号がD/A変換器23へ入力される。D/A変換器23では、IQ送信ディジタル信号をIQ送信アナログ信号に変換する。IQ送信アナログ信号は、送信ベースバンド増幅器24で増幅され、送信ベースバンドフィルタ25で不要周波数成分を除去した後、IQ送信変調器26へと入力される。IQ送信変調器では、IQ送信ローカル信号生成部28から供給されるIQ送信ローカル信号により、IQ送信アナログ信号の周波数変換を行い、RF送信信号を生成する。電力増幅器27では、IQ送信変調器26から供給されるRF送信信号を増幅し、その出力はデュプレクサ2を介してアンテナ1へと供給される。
低雑音増幅器3には、アンテナ1、デュプレクサ2を介して、RF受信信号RXと、受信妨害波信号BLが入力される。更に低雑音増幅器3には、電力増幅器27、デュプレクサ2を介して、RF漏洩送信信号(TX)も同時に入力される。低雑音増幅器3は、RF受信信号RXと、受信妨害波信号BLと、RF漏洩送信信号(TX)とを増幅し、出力する。同時に、低雑音増幅器3では、低雑音増幅器3の非線形性により、受信妨害波信号とRF漏洩送信信号を基に、受信2次相互歪みアナログ信号(S’1)と、受信3次相互歪みアナログ信号(S1)とが生成される。
RF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号とは、低雑音増幅器3から、受信ブロック44と、歪み検出ブロック45とに供給される。
受信ブロック44は、受信RFフィルタ4と、受信復調器5と、受信ローカル信号生成部29と、受信ベースバンドフィルタ6と、受信ベースバンド増幅器8と、受信信号A/D変換器10とを含んでいる。低雑音増幅器3からの受信信号は、RF受信信号(RX)と、受信妨害波信号(BL)と、RF漏洩送信信号(TX)と、受信2次相互歪み成分IM2を含む受信2次相互歪みアナログ信号S’1と、受信3次相互歪み成分IM3を含む受信3次相互歪みアナログ信号S1とを含む(図2A)。この受信信号は、受信RFフィルタ4を介して、受信復調器5へと入力される。受信RFフィルタ4は、例えばハイパスフィルタであり、RF受信信号の内、受信2次相互歪みアナログ信号S’1をカットした受信3次相互歪みアナログ信号S1(=RX+IM3+BL+TX)を選択する。受信復調器5では、受信ローカル信号生成部28から供給される受信ローカル信号により、RF受信信号を受信アナログ信号に変換する。この時、低雑音増幅器から供給された受信3次相互歪みアナログ信号と、受信復調器5の非線形性により生成された受信3次相互歪みアナログ信号とが、受信アナログ信号に受信3次相互歪み成分IM3として重畳する(図2Bの(A))。受信復調器5から供給された受信アナログ信号は、受信ベースバンドフィルタ6と、受信ベースバンド増幅器8とを介して、受信信号A/D変換器10へと入力される。受信信号A/D変換器10では、受信アナログ信号を受信ディジタル信号へと変換し、ディジタル信号処理部33へと供給する。
歪み検出ブロック45は、低雑音増幅器3と受信RFフィルタ4との間のノードPに接続された2次相互歪み選択フィルタ7と、2次相互歪み増幅器9と、歪み信号A/D変換器11とを含む。2次相互歪み選択フィルタ7は、例えばローパスフィルタであり、低雑音増幅器3から供給されたRF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号の内、受信2次相互歪みアナログ信号S’1を選択し(図2Bの(B))、2次相互歪み増幅器9へと供給する。受信2次相互歪みアナログ信号は、2次相互歪み増幅器9を介して、歪み信号A/D変換器11へと入力され、受信2次相互歪みディジタル信号へと変換され、ディジタル信号処理部33へと入力される。
ディジタル信号処理部33は、受信3次相互歪み再生部46を含んでいる。受信3次相互歪み再生部46は、二乗器13と、ディジタルミキサ15と、ディジタルIF信号生成部30と、ディジタルフィルタ16と、除算器17と、送信信号位相調整器18と、受信ディジタル増幅器12と、再生3次相互歪み信号振幅調整器19と、再生3次相互歪み信号位相調整器14と、3次相互歪み加算器20と、再生信号振幅位相制御部34とを含んでいる。二乗器13では、歪み信号A/D変換器11から供給された受信2次相互歪みディジタル信号を二乗演算し、二乗受信2次相互歪みディジタル信号S’2を生成し(図2Bの(C))、ディジタルミキサ15へ供給する。ディジタルミキサ15では、ディジタルIF信号生成部30から供給されたディジタルIF信号により、二乗受信2次相互歪みディジタル信号の周波数を、受信ディジタル信号S2の周波数と等しくなるように変換する。ディジタルミキサ15から供給された二乗受信2次相互歪みディジタル信号S’2は、ディジタルフィルタ16で不要成分を除去した後、除算器17へと入力される。送信信号位相調整器18では、送信信号制御部22からの送信ディジタル信号の位相を、再生信号振幅位相制御部34からのtx_delay制御信号に基づいて調整する。この時、送信ディジタル信号の位相は、二乗受信2次相互歪みディジタル信号に含まれる送信エンベロープ信号の位相と一致するように調整される。除算器17では、二乗受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号との除算演算が行われ、再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3が生成される(図2Bの(D))。
実施例1は、「再生信号振幅位相制御部」を備えたことも特徴の1つである。
再生信号振幅位相制御部34は、内部メモリを備えるものである。低雑音増幅器3の歪み特性係数と、受信変調器5の歪み特性係数と、送信機信号遅延量と、受信機信号遅延量とを保存しており、上記係数に基づいて、β制御信号と、tx_delay制御信号と、t_delay制御信号とを生成する。
次に、低雑音増幅器3に入力されるRF受信信号(RX)と、受信妨害波信号(BL)と、RF漏洩送信信号(TX)を式1とした時、受信アナログ信号に含まれる、受信3次相互歪み成分IM3を含む受信3次相互歪みアナログ信号S1と、受信2次相互歪み成分IM2を含む受信2次相互歪みアナログ信号S’1は、式2で表せる。
Figure 2012060433
Figure 2012060433
二乗器13で生成された二乗受信2次相互歪みディジタル信号S’2は式3で表せる。
Figure 2012060433
更に、除算器17で生成された再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3は式4で表わせる。
Figure 2012060433
再生3次相互歪み信号振幅調整器19では、式2のS1と式4のS’3において、a=dとなるように振幅が調整されて、再生受信歪みディジタル信号S’4が生成される。なお、係数aは低雑音増幅器3と、受信復調器5との3次相互歪み係数に依存し、係数dは低雑音増幅器3の2次相互歪み係数に依存している。
このように、再生3次相互歪み信号振幅調整器19では、再生信号振幅位相制御部34からのβ制御信号に基づいて、再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3と、受信ディジタル信号S2に含まれる受信3次相互歪み成分IM3とが、同振幅となるように調整して再生受信歪みディジタル信号S’4を生成する(図2Bの(E))。また、再生3次相互歪み信号位相調整器14では、再生信号振幅位相制御部34からのt_delay制御信号に基づいて、再生受信3次相互歪みディジタル信号と、受信ディジタル信号S2に含まれる受信3次相互歪み成分とが、逆位相となるように調整される。3次相互歪み加算器20では、再生受信3次相互歪みディジタル信号を調整した再生受信歪みディジタル信号S’4と受信ディジタル信号S2とが加算演算され、受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分が相殺される。受信3次相互歪み成分IM3が相殺された受信ディジタル信号S2、すなわちRF受信ディジタル信号RX(図2Bの(F))は、IQ受信検波器21へ供給され、復調される。
本実施例では、低雑音増幅器と受信ブロックとの間に歪み検出ブロックを接し、受信信号に含まれる受信2次相互歪みディジタル信号をディジタル信号処理部へ供給し、ディジタル信号処理部で、受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とから受信3次相互歪み成分を相殺する再生受信3次相互歪みディジタル信号等を生成するようにしている。そのため、受信信号に重畳する歪み信号成分を高い精度で相殺し、受信機の受信感度劣化を低減することができる。また、受信機のアナログ回路に追加される部品は、2次相互歪み選択フィルタと、2次相互歪み増幅器と、歪み信号A/D変換器のみであり、送受信機のサイズやコストに影響を及ぼすような部品の数の増加を最小限に抑えることができる。
このように、本実施例によれば、FDD通信対応送受信機において、部品点数の増加を抑えつつ、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化を大幅に低減することが可能となる。
図3は、本発明の実施例2によるLow−IFダウンコンバージョン受信機方式を用いた通信周波数帯A対応FDD対応送受信機を示す図である。
本発明の実施例2による送受信機は、ディジタル信号処理部33が、受信3次相互歪み再生部(46)を含んでいる。受信3次相互歪み再生部は、二乗器(13)と、ディジタルミキサ(15)と、除算器(17)と、再生3次相互歪み信号振幅位相調整部(14、19)と、3次相互歪み加算器(20)を含んでいる。二乗器では、受信2次相互歪みディジタル信号を二乗演算し、二乗受信2次相互歪みディジタル信号を生成する。
ディジタルミキサにおいて、二乗受信2次相互歪みディジタル信号を、受信3次相互歪み信号と等しい周波数に変換する。除算器では、ディジタルミキサから供給された二乗受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とを除算演算し、再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成する。
再生3次相互歪み振幅位相調整部では、除算器から供給された再生受信3次相互歪みディジタル信号(S’3)の振幅と位相を、受信3次相互歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整し、再生受信歪みディジタル信号S’4を生成する。3次相互歪み加算器20では、再生3次相互歪み振幅位相調整部からの再生受信歪みディジタル信号S’4と受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号S2との加算処理を行うことで、受信ディジタル信号RXに含まれる3次相互歪み成分IM3を相殺する。
実施例2は、「適応フィルタ」を備えた点に特徴があり、その構成をより具体的に説明する。
図1で示した通信周波数帯A対応FDD対応送受信機と比較し、再生3次相互歪み信号振幅調整器19と、再生3次相互歪み信号位相調整器14は、適応フィルタ41で代替される。適応フィルタ41では、3次相互歪み加算器20で生成された受信ディジタル信号S2の強度を検知しながら、再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3の振幅と位相を調整する。受信機の歪み特性や、送受信機の遅延時間量が時間で変化するシステムにおいて、再生受信3次相互歪みディジタル信号の振幅と位相を、適応フィルタ41で追従させることにより、受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分を相殺する。受信3次相互歪み成分が相殺された受信ディジタル信号S2、すなわちRF受信ディジタル信号RX)は、IQ受信検波器21へ供給され、復調される。
本実施例によれば、FDD通信対応送受信機において、部品点数の増加を抑えつつ、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化を大幅に低減することが可能となる。
図4は、本発明の実施例3によるダイレクトダウンコンバージョン受信機方式を用いた通信周波数帯B対応FDD対応送受信機を示す図である。
本発明の実施例3では、ディジタル信号処理部は、受信3次相互歪み再生部を含む。この受信3次相互歪み再生部は、ディジタルミキサと、乗算器(42)と、再生3次相互歪み信号振幅位相調整部(41)と、3次相互歪み加算器(20)を含んでいる。
ディジタルミキサでは、受信2次相互歪みディジタル信号を、受信3次相互歪み信号と等しい周波数に変換する。乗算器では、ディジタルミキサから供給された受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とを乗算演算し、再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成する。再生3次相互歪み振幅位相調整部では、乗算器から供給された再生受信3次相互歪みディジタル信号の振幅と位相を、受信3次相互歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整する。
3次相互歪み加算器では、再生3次相互歪み振幅位相調整部からの再生受信3次相互歪みディジタル信号と受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号との加算処理を行うことで、受信ディジタル信号に含まれる3次相互歪み成分を相殺する。
実施例3は、「通信周波数帯Bに対応するダイレクトコンバージョン受信機」に特徴があり、その構成をより具体的に説明する。
通信周波数帯Bでは、妨害波信号周波数はRF送信漏洩信号周波数よりも低く、RF送信漏洩信号周波数はRF受信信号周波数よりも低い。
低雑音増幅器3には、アンテナ1、デュプレクサ2を介して、RF受信信号と、受信妨害波信号が入力される。更に低雑音増幅器3には、電力増幅器27、デュプレクサ2を介して、RF漏洩送信信号も同時に入力される。低雑音増幅器3は、RF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号とを増幅し、出力する。同時に、低雑音増幅器3では、低雑音増幅器3の非線形性により、受信妨害波信号とRF漏洩送信信号を基に、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号とが生成される。
RF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号とは、低雑音増幅器3から、受信ブロック44と、歪み検出ブロック45とに供給される。
受信ブロック44は、受信RFフィルタ4と、IQ受信復調器5と、IQ受信ローカル信号生成部29と、IQ受信ベースバンドフィルタ6と、IQ受信ベースバンド増幅器8と、IQ受信信号A/D変換器10とを含んでいる。低雑音増幅器3からの、RF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号とは、受信RFフィルタ4を介して、IQ受信復調器5へと入力される。IQ受信復調器5では、IQ受信ローカル信号生成部28から供給されるIQ受信ローカル信号により、RF受信信号をIQ受信アナログ信号に変換する。この時、低雑音増幅器から供給された受信3次相互歪みアナログ信号と、受信復調器5の非線形性により生成された受信3次相互歪みアナログ信号とが、IQ受信アナログ信号に受信3次相互歪み成分IM3として重畳する。IQ受信復調器5から供給されたIQ受信アナログ信号は、IQ受信ベースバンドフィルタ6と、IQ受信ベースバンド増幅器8とを介して、IQ受信信号A/D変換器10へと入力される。IQ受信信号A/D変換器10では、IQ受信アナログ信号をIQ受信ディジタル信号へと変換し、ディジタル信号処理部33へと供給する。
歪み検出ブロック45は、2次相互歪み選択フィルタ7と、2次相互歪み増幅器9と、歪み信号A/D変換器11を含む。2次相互歪み選択フィルタ7では、低雑音増幅器3から供給されたRF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号の内、受信2次相互歪みアナログ信号を選択し、2次相互歪み増幅器9へと供給する。受信2次相互歪みアナログ信号は、2次相互歪み増幅器9を介して、歪み信号A/D変換器11へと入力され、受信2次相互歪みディジタル信号へと変換され、ディジタル信号処理部33へと入力される。
ディジタル信号処理部33は、受信3次相互歪み再生部46を含んでいる。受信3次相互歪み再生部46は、ディジタルミキサ15と、ディジタルIF信号生成部30と、ディジタルフィルタ16と、乗算器42と、送信信号位相調整器18と、IQ受信ディジタル増幅器12と、再生3次相互歪み信号振幅位相調整用適応フィルタ41と、3次相互歪み加算器20と、再生信号振幅位相制御部34とを含んでいる。ディジタルミキサ15では、ディジタルIF信号生成部30から供給されたディジタルIF信号により、受信2次相互歪みディジタル信号の周波数を、IQ受信ディジタル信号周波数と等しくなるように変換する。ディジタルミキサ15から供給された受信2次相互歪みディジタル信号は、ディジタルフィルタ16で不要成分を除去した後、乗算器42へと入力される。送信信号位相調整器18では、送信信号制御部22からの送信ディジタル信号の位相を、再生信号振幅位相制御部34からのtx_delay制御信号に基づいて調整する。この時、送信ディジタル信号の位相は、受信2次相互歪みディジタル信号に含まれる送信エンベロープ信号の位相と一致するように調整される。
乗算器42では、受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号との乗算演算が行われ、再生受信3次相互歪みディジタル信号が生成される。再生3次相互歪み信号振幅位相調整用適応フィルタ41では、フィードバック受信ディジタル信号(Error_I/Q)の信号強度に応じて、再生受信3次相互歪みディジタル信号の振幅と位相が調整される。その結果、再生3次相互歪み信号振幅位相調整用適応フィルタ41出力での再生受信3次相互歪みディジタル信号は、IQ受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分IM3に対して、同振幅で逆位相へと調整される。3次相互歪み加算器20では、再生受信3次相互歪みディジタル信号とIQ受信ディジタル信号とが加算演算され、IQ受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分が相殺される。受信3次相互歪み成分が相殺されたIQ受信ディジタル信号は、IQ受信検波器21へ供給され、復調される。
図5Aは、図4に示した送受信機の信号スペクトラムを示す図である。また、図5Bは、図4に示した送受信機の動作を説明する図である。
低雑音増幅器3に入力されるRF受信信号(RX)と、受信妨害波信号(BL)と、RF漏洩送信信号(TX)を式1とした時、IQ受信アナログ信号SI1、SQ1に含まれる、IM3を含む受信3次相互歪みアナログ信号S1と、受信2次相互歪み成分IM2を含む受信2次相互歪みアナログ信号S’1は式5で表せる。
Figure 2012060433
乗算器42で生成された再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3は式6で表せる。
Figure 2012060433
再生3次相互歪み信号振幅位相調整用適応フィルタ41では、受信3次相互歪み成分S1と再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3において、a=dとなるように振幅が調整される。なお、係数aは低雑音増幅器3と、受信復調器5との3次相互歪み係数に依存し、係数dは低雑音増幅器3の2次相互歪み係数に依存している。
本実施例によれば、FDD通信対応送受信機において、部品点数の増加を抑えつつ、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化を大幅に低減することが可能となる。
図6は、本発明の実施例4によるダイレクトダウンコンバージョン受信機方式を用いた通信周波数帯A対応FDD対応送受信機を示す図である。
本発明の実施例4によれば、受信機は、受信ブロックと歪み検出ブロックと、低雑音増幅器と含む。 受信ブロックは、受信信号用A/D変換器と、受信復調器とを含んでいる。
受信ブロックにおいて、受信復調器は、低雑音増幅器で増幅されたRF受信信号を受信アナログ信号に変換する。受信ブロックにおいて、受信信号A/D変換器は、受信復調器から供給された受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換する。
歪み検出ブロックは、歪み信号A/D変換器を含んでいる。この歪み検出ブロックにおいて、歪み信号A/D変換器は、低雑音増幅器から供給された受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次相互歪みディジタル信号に変換する。歪み検出ブロックにおいて、歪み信号A/D変換器は、低雑音増幅器から供給された受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次ディジタル信号に変換する。
ディジタル信号処理部には、受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号と、歪み信号A/D変換器からの受信2次相互歪みディジタル信号と、歪み信号A/D変換器からの受信2次歪みディジタル信号とが入力される。このディジタル信号処理部は、2次相互歪み信号選択フィルタ(47)と、2次歪み信号選択フィルタ(35)と、受信3次相互歪み再生部(46)と、受信2次歪み再生部(48)とを含んでいる。
2次相互歪み信号選択フィルタでは、歪み信号A/D変換器の出力信号から受信2次相互歪みディジタル信号を選択し、受信3次相互歪み再生部へと入力する。2次歪み信号選択フィルタでは、歪み信号A/D変換器の出力信号から受信2次歪みディジタル信号を選択し、受信2次歪み再生部へと入力する。
2次歪み再生部は、再生2次歪み信号振幅位相調整部(36、37)と、2次相互歪み加算器(20)とを含んでいる。2次歪み振幅位相調整部では、受信2次歪みディジタル信号の振幅と位相を、受信2次歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整し再生受信2次歪みディジタル信号を生成する。2次歪み加算器では、再生2次歪み振幅位相調整部(19)からの再生受信2次歪みディジタル信号と受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号(SI2、SQ2)との加算処理を行うことで、受信ディジタル信号RXに含まれる2次歪み成分IM2を相殺する。
実施例4は、「2次歪みかつ3次相互歪み相殺型ダイレクトコンバージョン受信機」に特徴があり、その構成をより具体的に説明する。
低雑音増幅器3には、アンテナ1、デュプレクサ2を介して、RF受信信号と、受信妨害波信号が入力される。更に低雑音増幅器3には、電力増幅器27、デュプレクサ2を介して、RF漏洩送信信号も同時に入力される。低雑音増幅器3は、RF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号とを増幅し、出力する。同時に、低雑音増幅器3では、低雑音増幅器3の非線形性により、受信妨害波信号とRF漏洩送信信号を基に、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号とが生成される。更に、低雑音増幅器3では、RF漏洩送信信号から受信2次歪みアナログ信号が生成される。
RF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号と、受信2次歪みアナログ信号とは、低雑音増幅器3から、受信ブロック44と、歪み検出ブロック45とに供給される。
受信ブロック44は、受信RFフィルタ4と、IQ受信復調器5と、IQ受信ローカル信号生成部29と、IQ受信ベースバンドフィルタ6と、IQ受信ベースバンド増幅器8と、IQ受信信号A/D変換器10とを含んでいる。低雑音増幅器3からの、RF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号と、受信2次歪みアナログ信号とは、受信RFフィルタ4を介して、IQ受信復調器5へと入力される。IQ受信復調器5では、IQ受信ローカル信号生成部28から供給されるIQ受信ローカル信号により、RF受信信号をIQ受信アナログ信号に変換する。この時、低雑音増幅器3から供給された受信3次相互歪みアナログ信号と、IQ受信復調器5の非線形性により生成された受信3次相互歪みアナログ信号とが、IQ受信アナログ信号に受信3次相互歪み成分として重畳する。更に、低雑音増幅器3から供給された受信2次歪みアナログ信号と、IQ受信復調器5の非線形性により生成された受信2次歪みアナログ信号とが、IQ受信アナログ信号に受信2次歪み成分IM2として重畳する。IQ受信復調器5から供給されたIQ受信アナログ信号は、IQ受信ベースバンドフィルタ6と、IQ受信ベースバンド増幅器8とを介して、IQ受信信号A/D変換器10へと入力される。IQ受信信号A/D変換器10では、IQ受信アナログ信号をIQ受信ディジタル信号へと変換し、ディジタル信号処理部33へと供給する。
歪み検出ブロック45は、2次相互歪み選択フィルタ7と、2次相互歪み増幅器9と、歪み信号A/D変換器11を含む。2次相互歪み選択フィルタ7では、低雑音増幅器3から供給されたRF受信信号と、受信妨害波信号と、RF漏洩送信信号と、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信3次相互歪みアナログ信号と、受信2次歪みアナログ信号の内、受信2次相互歪みアナログ信号と、受信2次歪みアナログ信号とを選択し、2次相互歪み増幅器9へと供給する。受信2次相互歪みアナログ信号と、受信2次歪みアナログ信号とは、2次相互歪み増幅器9を介して、歪み信号A/D変換器11へと入力され、受信2次相互歪みディジタル信号と、受信2次歪みディジタル信号とに変換され、ディジタル信号処理部33へと入力される。
ディジタル信号処理部33は、2次相互歪み信号選択フィルタ47と、2次歪み信号選択フィルタ35と、受信3次相互歪み再生部46と、受信2次歪み再生部48とを含んでいる。2次相互歪み信号選択フィルタ47では、歪み信号A/D変換器11から供給された受信2次相互歪みディジタル信号と、受信2次歪みディジタル信号との内、受信2次相互歪みディジタル信号が選択され、受信3次相互歪み再生部46へと供給される。一方、2次歪み信号選択フィルタ35では、受信2次歪みディジタル信号が選択され、受信2次歪み再生部48へと供給される。受信2次歪み再生部48は、再生2次歪み信号振幅調整器36と、再生2次歪み信号位相調整器37を含んでいる。再生2次歪み信号振幅調整器36では、再生信号振幅位相制御部34からのα制御信号に基づいて、再生受信2次歪みディジタル信号と、受信ディジタル信号に含まれる受信2次歪み成分IM2とが、同振幅となるように調整される。再生2次歪み信号位相調整器37では、再生信号振幅位相制御部34からのim_delay制御信号に基づいて、再生受信2次歪みディジタル信号と、受信ディジタル信号に含まれる受信2次歪み成分IM2とが、逆位相となるように調整される。
受信2次歪み再生部48から出力された再生受信2次歪みディジタル信号は、受信3次相互歪み再生部46からの再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3と合成された後、歪み加算器20へと供給される。歪み加算器20では、再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3と、再生受信2次歪みディジタル信号とを合成した再生受信歪みディジタル信号S’4と、受信ディジタル信号RXとが加算演算され、受信ディジタル信号RXに含まれる受信3次相互歪み成分IM3と受信2次歪み成分IM2が相殺される。受信2次歪み成分と、受信3次相互歪み成分とが相殺された受信ディジタル信号は、IQ受信検波器21へ供給され、復調される。
本実施例によれば、FDD通信対応送受信機において、部品点数の増加を抑えつつ、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化を大幅に低減することが可能となる。
図7は、本発明の実施例5によるダイレクトダウンコンバージョン受信機方式を用いた通信周波数帯A対応FDD対応送受信機を示す図である。本発明の実施例5では、受信機が、受信ブロックと歪み検出ブロックと、低雑音増幅器と含んでいる。受信ブロックは、受信信号用A/D変換器と、受信復調器とを含んでいる。
受信ブロックにおいて、受信復調器は、低雑音増幅器で増幅されたRF受信信号を受信アナログ信号に変換する。受信ブロックにおいて、受信信号A/D変換器は、受信復調器から供給された受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換する。
歪み検出ブロックは、歪み信号A/D変換器を含んでいる。この歪み検出ブロックにおいて、歪み信号A/D変換器は、前記低雑音増幅器から供給された受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次相互歪みディジタル信号に変換する。歪み検出ブロックにおいて、歪み信号A/D変換器は、低雑音増幅器から供給された受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次ディジタル信号に変換する。
ディジタル信号処理部には、受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号と、歪み信号A/D変換器からの受信2次相互歪みディジタル信号と、歪み信号A/D変換器からの受信2次歪みディジタル信号とが入力される。ディジタル信号処理部は、送信信号二乗器(40)と、二乗送信信号振幅位相調整部(39)と、2次相互歪み加算器(38)と、受信3次相互歪み再生部(46)と、受信2次歪み再生部(49)とを含んでいる。
送信信号二乗器は、送信ディジタル信号を二乗演算し、二乗送信ディジタル信号を生成する。二乗送信信号振幅位相調整部では、送信信号二乗器からの二乗送信ディジタル信号の振幅と位相を、受信2次相互歪みディジタル信号に含まれる受信2次歪みディジタル信号と、同振幅で逆位相となるように調整する。2次相互歪み加算器では、歪み信号A/D変換器からの受信2次相互歪みディジタル信号と二乗送信信号振幅位相調整部からの二乗送信ディジタル信号との加算処理を行うことで、受信2次相互歪みディジタル信号に含まれる受信2次歪みディジタル信号を相殺する。
受信3次相互歪み再生部には、2次相互歪み加算器から受信2次相互歪みディジタル信号が供給さる。受信2次歪み再生部には、二乗送信信号振幅位相調整部から二乗送信ディジタル信号が供給さる。受信2次歪み再生部は、再生2次歪み信号振幅位相調整部(36、37)と、2次相互歪み加算器(20)とを含んでいる。2次歪み振幅位相調整部では、二乗送信信号振幅位相調整部からの二乗送信ディジタル信号の振幅と位相を、受信2次歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整し、再生受信2次歪みディジタル信号を生成する。2次歪み加算器では、再生2次歪み振幅位相調整部からの再生受信2次歪みディジタル信号と、受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号との加算処理を行うことで、受信ディジタル信号に含まれる2次歪み成分IM2を相殺する。
実施例5は、「2次歪みと2次相互歪み分離型ダイレクトコンバージョン受信機」に特徴があり、その構成をより具体的に説明する。
図8A、図8Bは、実施例5における送受信機の動作を説明する図である。RF受信信号は、RF送信漏洩信号TXと、妨害波信号BLと、受信信号RXを含み、RF送信漏洩信号TXは、RF送信信号の減衰形である。妨害波信号BLの周波数はRF送信漏洩信号TXの周波数よりも低く、RF送信漏洩信号TXの周波数はRF受信信号RXの周波数よりも低い。
IQ受信信号A/D変換器10からディジタル信号処理部33へと供給されたIQ受信アナログ信号(SI1、SQ1)には、図8Aに示したように、受信信号成分RXに、受信2次歪み成分IM2と、受信3次相互歪み成分IM3とが重畳している。また、歪み信号A/D変換器11からディジタル信号処理部33へと供給された受信2次歪みディジタル信号と、受信2次相互歪みディジタル信号S’1とは、ある周波数で重畳している。
ディジタル信号処理部33は、送信信号二乗器40と、二乗送信信号振幅位相調整部39と、2次相互歪み加算器38と、受信3次相互歪み再生部46と、受信2次歪み再生部49とを含んでいる。送信信号二乗器40では、送信信号制御部22から供給された送信ディジタル信号を二乗演算することで、二乗送信ディジタル信号S’1bを生成する。二乗送信ディジタル信号S’1bは、二乗送信信号振幅位相調整部39で、振幅と位相が調整される。この時、二乗送信ディジタル信号の振幅と位相は、受信2次相互歪みディジタル信号に重畳する受信2次歪みディジタル信号の振幅と位相とに対して、同振幅で逆位相とするように調整される。2次相互歪み加算器38では、二乗送信ディジタル信号S’1bと、受信2次相互歪みディジタル信号S’1とが加算処理され、受信2次相互歪みディジタル信号に重畳した受信2次歪みディジタル信号が相殺され(図8B、S’1a)、受信3次相互歪み再生部46へと入力される。受信3次相互歪み再生部46では、二乗器13により受信2次相互歪みディジタル信号(S’1a)を二乗演算することで、二乗受信2次相互歪みディジタル信号S’2を生成し、さらに、再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3を生成する。送信信号二乗器40で生成された二乗送信ディジタル信号は、受信2次歪み再生部49へも入力される。受信2次歪み再生部49から出力された再生受信2次歪みディジタル信号は、受信3次相互歪み再生部46からの再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3と合成された後、歪み加算器20へと供給される。歪み加算器20では、再生受信3次相互歪みディジタル信号S’3と、再生受信2次歪みディジタル信号とを合成した再生受信歪みディジタル信号S’4と、受信ディジタル信号RX(SI1、SQ1)とが加算演算され、受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分IM3と受信2次歪み成分IM2が相殺される。受信2次歪み成分と、受信3次相互歪み成分とが相殺された受信ディジタル信号RXは、IQ受信検波器21へ供給され、復調される。
本実施例によれば、FDD通信対応送受信機において、部品点数の増加を抑えつつ、送信機から受信機への漏洩送信信号起因の受信感度劣化を大幅に低減することが可能となる。
次に、本発明を携帯電話端末に適用した構成例について、図9を参照しながら説明する。本発明の最も具体的な実施の形態では、前記各実施例の送受信機が携帯電話用端末向けRFIC(Radio Frequency Integrated Circuits)に実装されている。
図9は、本発明の実施例による携帯電話の構成を示すブロック図である。この携帯電話は、各々が図4で説明した送受信機に相当する複数の送受信機ユニット(TR_U)43と、送信受信信号インターフェース(TRX_INT)を同一半導体集積回路に集積したRFIC91と、アンテナスイッチMMIC92とデュプレクサ93とRF電力増幅器94とを内蔵したRFモジュール95と、ベースバンド信号処理LSI96とを搭載して構成されている。尚、MMICは、Microwave Monolithic ICの略である。
図9で、携帯電話の送受信用アンテナANT97には、RFモジュール95のアンテナスイッチMMIC92の共通の入出力端子I/Oが接続されている。ベースバンド信号処理LSI96からの制御信号B、B_Cntは、RF_IC91を経由してアンテナスイッチMMIC92のコントローラ集積回路98に供給される。送受信用アンテナANT97から共通の入出力端子I/OへのRF信号の流れは携帯電話の受信動作RXとなり、共通の入出力端子I/Oから送受信用アンテナANT97へのRF信号の流れは携帯電話の送信動作TXとなる。
RFIC91は、ベースバンド信号処理LSI96からの送信ディジタルベースバンド信号TxDBI、TxDBQをRF送信信号に周波数アップコンバージョンを行う。逆に、RFIC91は、送受信用アンテナANT97で受信されたRF受信信号を受信ディジタルベースバンド信号RxDBI、RxDBQに周波数ダウンコンバージョンを行いベースバンド信号処理LSI96に供給する。
RFモジュール95のアンテナスイッチMMIC92は共通の入出力端子I/Oと送受信端子TRx1、TRx2、TRx3、TRx4、TRx5のいずれか単一又は複数の端子の間で信号経路を確立して、受信動作RXと送信動作TXとのいずれかを行う。
尚、ベースバンド信号処理LSI(BB_LSI)96は、携帯電話の外部不揮発性メモリ(図示略)とアプリケーションプロセッサ(図示略)とに接続されている。アプリケーションプロセッサは、携帯電話の液晶表示装置(図示略)とキー入力装置(図示略)とに接続され、汎用プログラムやゲームを含む種々のアプリケーションプログラムを実行することができる。
携帯電話等のモバイル機器のブートプログラム(起動イニシャライズプログラム)、オペレーティングシステムプログラム(OS)、ベースバンド信号処理LSIの内部のディジタルシグナルプロセッサ(DSP)によるIMT−A方式の受信ベースバンド信号に関する位相振幅復調と送信ベースバンド信号に関する位相振幅変調のためのプログラム、及び、種々のアプリケーションプログラムは、外部不揮発性メモリに格納されることができる。
本実施例によれば、FDD通信可能な携帯電話において、受信妨害波信号と、漏洩送信信号とが起因の受信感度劣化を緩和し、携帯電話の受信時の誤動作を回避することができる。
本発明の最も具体的な他の実施の形態では、前記各実施例の送受信機が携帯電話用基地局向け送受信ユニットに具備されている。
次に、本発明の実施例になる、携帯電話基地局の構成例について、図10を参照しながら説明する。図10は、本発明の実施例による携帯電話基地局の構成を示すブロック図である。携帯電話基地局は、ベースバンド信号処理LSI96と、RFモジュール98と、アンテナモジュール101とで構成されている。RFモジュール98は、各々が図3で説明した送受信機に相当する複数の送受信機ユニット(TR_U)43かディスクリート部品で構成され複通信周波数帯域の各帯域に対応する機能を有するRFユニット99と、複数のRF電力増幅器94からなる。アンテナモジュール101は、複通信周波数帯域の各帯域に対応するための複数のアンテナ97と、複数のデュプレクサ93と、複数の低雑音増幅器100で構成されている。
本実施例によれば、FDD通信可能な携帯電話基地局において、受信妨害波信号と、漏洩送信信号とが起因の受信感度劣化を緩和し、携帯電話の受信時の誤動作を回避することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変形可能であることは言うまでもない。
例えば、図9に示す携帯電話では、通信用RFICとベースバンド信号処理LSIとはそれぞれ別の半導体チップで構成されていたが、別な実施形態ではそれらは1つの半導体チップに統合された統合ワンチップとされることができる。
1、97 アンテナ
2 デュプレクサ
3 低雑音増幅器
4、RFフィルタ
5、26 ミキサー
6、7、25 ベースバンドフィルタ
8、9、24 ベースバンド増幅器
10、11 A/D変換器
12、19、36、39 ディジタル可変増幅器
13、40 二乗器
14、18、37 移相器
15 ディジタルミキサ
16、35 ディジタルフィルタ
17 除算器
20、38 加算器
21 IQ検出器
22 送信信号制御部
23 D/A変換器
27 電力増幅器
28、29、30 ローカル信号生成部
31 受信機
32 送信機
33 ディジタル信号処理部
34 係数調整部
35 ディジタルフィルタ
41 適応フィルタ
42 乗算器
43 送受信機
44 受信ブロック
45 歪み検出ブロック
46 三次相互歪み成分再生部
48、49 二次歪み成分再生部
98 コントローラ集積回路、
99 RFユニット、
100 Tower Mounted Amplifier、
101 アンテナモジュール、
102 ベースバンド処理部、
110 基地局、
IM2 受信2次相互歪み成分、
IM3 受信3次相互歪み成分、
RX(SI1、SQ1) 受信ディジタル信号、
S’1 受信2次相互歪みアナログ信号、
S1 受信3次相互歪みアナログ信号、
S2 受信ディジタル信号、
S’2 二乗受信2次相互歪みディジタル信号、
S’3 再生受信3次相互歪みディジタル信号、
S’4 再生受信歪みディジタル信号、
S’1a 受信2次相互歪みディジタル信号、
S’1b 二乗送信ディジタル信号。

Claims (20)

  1. 送信機と、
    前記送信機に送信ディジタル信号を供給するディジタル信号処理部と、
    受信信号に含まれる受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換して前記ディジタル信号処理部へ供給する受信ブロックと、前記受信信号に含まれる受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次相互歪みディジタル信号に変換して前記ディジタル信号処理部へ供給する歪み検出ブロックとを有する受信機とを備え、
    前記ディジタル信号処理部は、
    前記受信2次相互歪みディジタル信号と前記送信ディジタル信号とから、前記受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分を相殺する再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成する
    ことを特徴とする送受信機。
  2. 請求項1において、
    前記ディジタル信号処理部は、
    前記受信2次相互歪みディジタル信号から、前記受信ディジタル信号に含まれる受信2次歪み信号を相殺する再生受信2次歪みディジタル信号を生成する
    ことを特徴とする送受信機。
  3. 請求項1において、
    前記受信機は、低雑音増幅器を含み、
    前記受信ブロックは、
    RF送信漏洩信号と妨害波信号と前記受信信号とを含み前記低雑音増幅器で増幅されたRF受信信号を、前記受信アナログ信号に変換する受信復調器と、
    前記受信復調器から供給された前記受信アナログ信号を、前記受信ディジタル信号に変換する受信信号A/D変換器とを含み、
    前記歪み検出ブロックは、
    前記低雑音増幅器から供給された前記受信2次相互歪みアナログ信号を前記受信2次相互歪みディジタル信号に変換する歪み信号A/D変換器を含み、
    前記送信機は、
    前記送信ディジタル信号を送信アナログ信号に変換するD/A変換器と、該送信アナログ信号をRF送信信号に変換する送信変調器とを含む
    ことを特徴とする送受信機。
  4. 請求項3において、
    前記受信機は、Low−IFダウンコンバージョン受信機であり、
    前記RF受信信号の周波数は前記妨害波信号の周波数よりも低く、前記妨害波信号の周波数は前記RF送信漏洩信号の周波数よりも低く、
    前記RF送信漏洩信号は、前記RF送信信号の減衰形であり、
    前記受信2次相互歪み信号は、前記RF送信漏洩信号と前記妨害波信号との2次相互歪み成分であり、
    前記受信3次相互歪み信号は、前記RF送信漏洩信号と前記妨害波信号との3次相互歪み成分である
    ことを特徴とする送受信機。
  5. 請求項4において、
    前記ディジタル信号処理部は、受信3次相互歪み再生部を備えており、
    該受信3次相互歪み再生部は、
    受信2次相互歪みディジタル信号を二乗演算し、二乗受信2次相互歪みディジタル信号を生成する二乗器と、
    二乗受信2次相互歪みディジタル信号を、受信3次相互歪み信号と等しい周波数に変換するディジタルミキサと、
    前記ディジタルミキサから供給された二乗受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とを除算演算し、前記再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成する除算器と、
    前記除算器から供給された前記再生受信3次相互歪みディジタル信号の振幅と位相を、受信3次相互歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整する再生3次相互歪み信号振幅位相調整部と、
    前記再生3次相互歪み信号振幅位相調整部からの前記再生受信3次相互歪みディジタル信号と前記受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号との加算処理を行う3次相互歪み加算器とを含む
    ことを特徴とした送受信機。
  6. 請求項5において、
    前記ディジタル信号処理部は、
    内部メモリに保持された調整3次相互歪み振幅位相係数信号を前記再生3次相互歪み信号振幅位相調整部へと供給する、再生信号振幅位相制御部を更に含み、
    前記再生3次相互歪み信号振幅位相調整部において、前記調整3次相互歪み振幅位相係数信号に基づいて振幅、位相を制御する
    ことを特徴とした送受信機。
  7. 請求項4において、
    前記再生3次相互歪み信号振幅位相調整部は適応フィルタにより構成されている
    ことを特徴とする送受信機。
  8. 請求項2において、
    前記受信2次歪みディジタル信号の振幅と位相を、前記受信2次歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整し前記再生受信2次歪みディジタル信号生成する再生2次歪み振幅位相調整部と、
    前記再生2次歪み振幅位相調整部からの前記再生受信2次歪みディジタル信号と、前記受信信号A/D変換器からの前期受信ディジタル信号との加算処理を行うことで、前記受信ディジタル信号に含まれる2次歪み成分を相殺する2次歪み加算器とを備えた
    ことを特徴とした送受信機。
  9. 送信機と受信機とを備え、
    前記受信機は、
    低雑音増幅器と、
    前記送信機に送信ディジタル信号を供給するディジタル信号処理部と、
    前記低雑音増幅器に接続され、受信信号に含まれる受信ディジタル信号を前記ディジタル信号処理部へ供給する受信ブロックと、
    前記低雑音増幅器と前記受信ブロックとの間に接続され、前記受信信号に含まれる受信2次相互歪みディジタル信号を前記ディジタル信号処理部へ供給する歪み検出ブロックとを有し、
    前記ディジタル信号処理部は、
    前記受信2次相互歪みディジタル信号と前記送信ディジタル信号とから再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成すると共に、前記受信2次相互歪みディジタル信号から再生受信2次歪みディジタル信号を生成し、
    前記再生受信3次相互歪みディジタル信号で、前記受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み信号を相殺し、前記再生受信2次歪みディジタル信号で前記受信ディジタル信号に含まれる受信2次歪み信号を相殺する
    ことを特徴とする送受信機。
  10. 請求項9において、
    前記受信機は、ダイレクトダウンコンバージョン受信機であり、
    該受信機のRF受信信号は、RF送信漏洩信号と、妨害波信号と、受信信号を含むものであり、
    前記妨害波信号の周波数は前記RF送信漏洩信号の周波数よりも低く、前記RF送信漏洩信号の周波数は前記RF受信信号の周波数よりも低く、
    前記RF送信漏洩信号は、前記送信機のRF送信信号の減衰形であり、
    前記受信2次相互歪みディジタル信号は、前記RF送信漏洩信号と前記妨害波信号との2次相互歪み成分であり、
    前記受信3次相互歪み信号は、前記RF送信漏洩信号と前記妨害波信号との3次相互歪み成分である
    ことを特徴とする送受信機。
  11. 請求項9において、
    前記受信ブロックは、
    RF送信漏洩信号と妨害波信号と前記受信信号とを含み前記低雑音増幅器で増幅されたRF受信信号を、前記受信アナログ信号に変換する受信復調器と、
    前記受信復調器から供給された前記受信アナログ信号を、前記受信ディジタル信号に変換する受信信号A/D変換器とを含む
    ことを特徴とする送受信機。
  12. 請求項11において、
    前記ディジタル信号処理部は、
    受信2次相互歪みディジタル信号を、受信3次相互歪み信号と等しい周波数に変換するディジタルミキサと、
    前記ディジタルミキサから供給された受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とを乗算演算し、前記再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成する乗算器と、
    前記乗算器から供給された前記再生受信3次相互歪みディジタル信号の振幅と位相を、受信3次相互歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整する再生3次相互歪み信号振幅位相調整部と、
    前記再生3次相互歪み振幅位相調整部からの前記再生受信3次相互歪みディジタル信号と前記受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号との加算処理を行うことで、受信ディジタル信号に含まれる3次相互歪み成分を相殺する3次相互歪み加算器とを含む、
    受信3次相互歪み再生部を備えている
    ことを特徴とした送受信機。
  13. 請求項11において、
    前記受信ブロックは、
    前記低雑音増幅器で増幅されたRF受信信号を受信アナログ信号に変換する受信復調器と、
    前記受信復調器から供給された受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換する受信信号A/D変換器とを含み、
    前記歪み検出ブロックは、前記低雑音増幅器から供給された受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次相互歪みディジタル信号に変換する歪み信号A/D変換器を含み、
    前記ディジタル信号処理部は、前記受信2次歪みディジタル信号の振幅と位相を、前記受信2次歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整し前記再生受信2次歪みディジタル信号生成する再生2次歪み振幅位相調整部と、
    前記再生2次歪み振幅位相調整部からの前記再生受信2次歪みディジタル信号と、前記受信信号A/D変換器からの前期受信ディジタル信号との加算処理を行うことで、前記受信ディジタル信号に含まれる2次歪み成分を相殺する2次歪み加算器とを備え、
    前記ディジタル信号処理部で、受信2次相互歪みディジタル信号と送信ディジタル信号とで、前記再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成し、受信2次歪みディジタル信号から、前記再生受信2次歪みディジタル信号を更に生成し、前記再生受信3次相互歪みディジタル信号で、受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み信号を相殺し、前記再生受信2次歪みディジタル信号で、前記受信ディジタル信号に含まれる受信2次歪み信号を相殺する
    ことを特徴とする送受信機。
  14. 請求項13において、
    前記ディジタル信号処理部は、2次相互歪み信号選択フィルタと、2次歪み信号選択フィルタと、受信3次相互歪み再生部と、受信2次歪み再生部とを含み、
    前記2次相互歪み信号選択フィルタでは、前記歪み信号A/D変換器の出力信号から受信2次相互歪みディジタル信号を選択し、受信3次相互歪み再生部へと入力し、
    前記2次歪み信号選択フィルタは、前記歪み信号A/D変換器の出力信号から受信2次歪みディジタル信号を選択し、受信2次歪み再生部へと入力し、
    前記2次歪み再生部は、
    前記受信2次歪みディジタル信号の振幅と位相を、受信2次歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整し前記再生受信2次歪みディジタル信号を生成する再生2次歪み信号振幅位相調整部と、
    前記再生2次歪み振幅位相調整部からの前記再生受信2次歪みディジタル信号と、前記受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号との加算処理を行うことで、受信ディジタル信号に含まれる2次歪み成分を相殺する2次相互歪み加算器とを含む
    ことを特徴とした送受信機。
  15. 請求項13において、
    ディジタル信号処理部は、
    調整2次歪み振幅位相係数が保存される内部メモリを有し、前記調整2次歪み振幅位相係数信号を前記再生2次歪み信号振幅位相調整部へと供給する再生信号振幅位相制御部を更に含み、
    前記再生2次歪み信号振幅位相調整部では、前記調整2次歪み振幅位相係数信号に基づいて振幅、位相を制御する
    ことを特徴とした送受信機。
  16. 請求項13において、
    前記ディジタル信号処理部は、
    送信ディジタル信号を二乗演算し、二乗送信ディジタル信号を生成する送信信号二乗器と、
    前記送信信号二乗器からの二乗送信ディジタル信号の振幅と位相を、受信2次相互歪みディジタル信号に含まれる受信2次歪みディジタル信号と、同振幅で逆位相となるように調整する二乗送信信号振幅位相調整部と、
    前記歪み信号A/D変換器からの受信2次相互歪みディジタル信号と前記二乗送信信号振幅位相調整部からの二乗送信ディジタル信号との加算処理を行うことで、受信2次相互歪みディジタル信号に含まれる受信2次歪みディジタル信号を相殺する2次相互歪み加算器と、
    前記2次相互歪み加算器から受信2次相互歪みディジタル信号が供給される受信3次相互歪み再生部と、
    前記二乗送信信号振幅位相調整部から二乗送信ディジタル信号が供給される受信2次歪み再生部とを含むものであり、
    前記受信2次歪み再生部は、
    前記二乗送信信号振幅位相調整部からの二乗送信ディジタル信号の振幅と位相を、受信2次歪み信号と同振幅で逆位相となるように調整し再生受信2次歪みディジタル信号生成する再生2次歪み信号振幅位相調整部と、
    前記再生2次歪み振幅位相調整部からの再生受信2次歪みディジタル信号と前記受信信号A/D変換器からの受信ディジタル信号との加算処理を行うことで、受信ディジタル信号に含まれる2次歪み成分を相殺する2次相互歪み加算器とを含む
    ことを特徴とした送受信機。
  17. 半導体集積回路に集積された複数の送信機及び受信機と、
    前記各送信機に接続された電力増幅器と、
    ベースバンド信号処理とを備え、
    前記各送信機及び受信機は、各々、請求項1に記載の送受信機で構成されており、
    前記送信機は、ダイレクトアップコンバージョン送信機アーキテクチャーと低IFアップコンバージョン送信機アーキテクチャーとのいずれか一方であり、
    前記受信機は、ダイレクトダウンコンバージョン受信機アーキテクチャーと低IFダウンコンバージョン受信機アーキテクチャーとのいずれか一方であり、
    前記送信機と、前記受信機とは、同一の半導体チップに構成されている
    ことを特徴とする携帯電話用端末向けRFIC。
  18. 請求項17において、
    前記送受信機のディジタル信号処理部は、
    前記受信2次相互歪みディジタル信号から、前記受信ディジタル信号に含まれる受信2次歪み信号を相殺する再生受信2次歪みディジタル信号を生成する
    ことを特徴とする携帯電話用端末向けRFIC。
  19. ベースバンド信号処理LSIと、送受信機モジュールと、アンテナモジュール1とを備えた基地局であって、
    前記送受信機モジュールは、複数の送信機がディスクリート部品で構成された送信ユニットと、RF電力増幅器と、複数の受信機がディスクリート部品で構成された受信ユニットとを有し、
    前記受信機は、
    前記アンテナモジュールは、アンテナと、デュプレクサとを備え、
    前記送信機に送信ディジタル信号を供給するディジタル信号処理部と、
    受信信号に含まれる受信アナログ信号を受信ディジタル信号に変換して前記ディジタル信号処理部へ供給する受信ブロックと、前記受信信号に含まれる受信2次相互歪みアナログ信号を受信2次相互歪みディジタル信号に変換して前記ディジタル信号処理部へ供給する歪み検出ブロックとを有し、
    前記ディジタル信号処理部は、
    前記受信2次相互歪みディジタル信号と前記送信ディジタル信号とから、前記受信ディジタル信号に含まれる受信3次相互歪み成分を相殺する再生受信3次相互歪みディジタル信号を生成する
    ことを特徴とする携帯電話用基地局。
  20. 請求項19において、
    前記送受信機のディジタル信号処理部は、
    前記受信2次相互歪みディジタル信号から、前記受信ディジタル信号に含まれる受信2次歪み信号を相殺する再生受信2次歪みディジタル信号を生成する
    ことを特徴とする携帯電話用基地局。
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WO2015190016A1 (ja) * 2014-06-11 2015-12-17 日本電気株式会社 送受信装置及び送受信方法

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