JP2012119737A

JP2012119737A - 無線通信装置

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Publication number: JP2012119737A
Application number: JP2010264889A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Sato; 一美佐藤; Yosuke Ogasawara; 陽介小笠原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: CN102480300B; US20120134447A1; JP5595883B2; CN102480300A; US9071252B2

Abstract

【課題】無線通信装置の変調精度の低下を抑制しつつ、スプリアスによる受信特性の低下を抑制する。
【解決手段】デジタル部２は、アナログ部１にて周波数変換された受信信号の復調処理を行う。ＰＬＬ回路２５は、前記デジタル部のクロックを発生する。ＰＬＬ設定変更部２４は、現在の通信状態が受信状態であり、チャネル周波数内にスプリアスが存在し、受信電力が閾値に満たない場合、クロックＣＫのジッタを増加させ、それ以外の場合、クロックＣＫのジッタを通常設定にする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は無線通信装置に関する。

Ｍ−ＷｉＭＡＸ、ＷＬＡＮおよびＬＴＥなどの無線システムでは、広い通信エリアを確保するため、無線端末に高い受信感度が要求される。一方、無線端末は小型化が求められており、無線通信システムのアナログ部とデジタル部が混載された１チップＬＳＩの要求が高まっている。この１チップＬＳＩでは、デジタル部で発生するクロックのＮ倍高調波によるスプリアスがアナログ部に洩れ込み、受信特性を低下させる可能性があるため、アナログ部にスプリアスが乗らないような対策が施されることがある。

特開平１１−１４３５７２号公報特開平１０−９３４３２号公報

本発明の一つの実施形態の目的は、変調精度の低下を抑制しつつ、スプリアスによる受信特性の低下を抑制することが可能な無線通信装置を提供することである。

実施形態の無線通信装置によれば、アナログ部と、デジタル部と、ＰＬＬ回路と、ＰＬＬ設定変更部とが設けられている。アナログ部は、受信信号の周波数変換を行う。デジタル部は、前記アナログ部にて周波数変換された受信信号の復調処理を行う。ＰＬＬ回路は、前記デジタル部のクロックを発生する。ＰＬＬ設定変更部は、前記受信信号に基づいて前記ＰＬＬ回路のパラメータの設定変更を行うことにより、前記クロックのジッタを制御する。

図１は、一実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１のＰＬＬ回路の概略構成を示すブロック図である。図３（ａ）は、スプリアスが受信チャネルに重ならない場合を示す図、図３（ｂ）は、スプリアスが受信チャネルに重なる場合を示す図である。図４は、図１の無線通信装置の受信電力と変調精度との関係を示す図である。図５は、図１の無線通信装置のＰＬＬ設定変更方法の一例を示す図である。

以下、実施形態に係る無線通信装置について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、一実施形態に係る無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、無線通信装置には、受信信号および送信信号の周波数変換を行うアナログ部１、受信信号のデジタル復調処理および送信信号のデジタル変調処理を行うデジタル部２、アナログ部１から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１およびデジタル部２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２２が設けられている。なお、アナログ部１、デジタル部２、Ａ／Ｄ変換部２１およびＤ／Ａ変換部２２は１チップ上に混載することができる。

また、無線通信装置には、デジタル部のクロックＣＫを発生するＰＬＬ回路２５、ＰＬＬ回路２５のパラメータの設定変更を行うことにより、クロックＣＫのジッタを制御するＰＬＬ設定変更部２４およびＰＬＬ回路２５の基準周波数となる基準信号ＦＢを発生する基準周波数発振器２３が設けられている。なお、クロックＣＫのジッタとは、クロックＣＫの周波数の時間的な揺らぎを言う。

アナログ部１には、無線周波数帯の受信信号を受信するＲＦ受信部１１、局部発振信号を生成するローカル発振器１２、無線周波数帯の受信信号をベースバンド帯にダウンコンバートする直交変調部１３、受信信号または送信信号をベースバンド帯でアナログ処理するアナログＢＢ部１４、ベースバンド帯の送信信号を無線周波数帯にアップコンバートする直交復調部１５および無線周波数帯の送信信号を送信するＲＦ送信部１６が設けられている。

デジタル部２には、受信信号のデジタル復調処理を行うデジタル復調部３１、送信信号のデジタル変調処理を行うデジタル変調部３２、デジタル部２の制御を行うデジタル制御部３が設けられている。

デジタル制御部３には、受信信号の信号レベルに基づいてアナログ部１の利得を制御するＡＣＧ部４、受信信号を受信可能なチャネル周波数を設定するチャネル周波数設定部３６、現在の通信状態が受信状態か送信状態かを管理する通信状態管理部３７が設けられている。信号レベルとは、A／D変換後の受信信号の振幅レベルを指す。

ＡＣＧ部４には、受信信号の信号レベルを測定する信号レベル測定部３３、受信信号の信号レベルに基づいてアナログ部１の利得を設定する利得設定部３４、受信信号の信号レベルに基づいて受信電力を測定する受信電力測定部３５が設けられている。

そして、ＲＦ受信部１１にて受信された受信信号は直交変調部１３に出力される。そして、直交変調部１３において、ローカル発振器１２にて発生された局部発振信号と混合されることにより、無線周波数帯からベースバンド帯に周波数変換され、アナログＢＢ部１４に出力される。そして、アナログＢＢ部１４にてアナログ処理された後、Ａ／Ｄ変換部２１にてデジタル信号に変換され、デジタル復調部３１にてデジタル復調処理が行われる。

一方、デジタル変調部３２にてデジタル復調された送信信号はＤ／Ａ変換部２２にてアナログ信号に変換された後、アナログＢＢ部１４にてアナログ処理され、直交変調部１５に出力される。そして、直交変調部１５において、ローカル発振器１２にて発生された局部発振信号と混合されることにより、ベースバンド帯から無線周波数帯に周波数変換され、ＲＦ送信部１６を介して送信される。

また、基準周波数発振器２３からは基準信号ＦＢがＰＬＬ回路２５に出力される。そして、ＰＬＬ回路２５において、基準信号ＦＢに位相がロックされるように周波数制御されたクロックＣＫが生成され、Ａ／Ｄ変換部２１、Ｄ／Ａ変換部２２およびデジタル部２に出力される。

また、信号レベル測定部３３において、Ａ／Ｄ変換部２１にてデジタル化された受信信号に基づいて、受信信号の信号レベルが測定され、利得設定部３４および受信電力測定部３５に出力される。そして、利得設定部３４において、受信信号の信号レベルに基づいてアナログ部１の利得が設定される。

また、受信電力測定部３５において、受信信号の信号レベルに基づいて受信電力が測定され、ＰＬＬ設定変更部２４に出力される。なお、受信電力は、例えば、Ａ／Ｄ変換後の受信信号の振幅レベルと利得設定値との加算にて求めることができる。また、チャネル周波数設定部３６からはチャネル周波数設定情報がアナログ部１およびＰＬＬ設定変更部２４に出力される。通信状態管理部３７からは、通信状態情報がアナログ部１、ＰＬＬ設定変更部２４、デジタル復調部３１およびデジタル変調部３２に出力される。

そして、アナログ部１において、チャネル周波数設定情報に基づいて局部発振信号の周波数が制御され、受信チャネルおよび送信チャネルが選択される。また、アナログ部１において、通信状態情報に基づいて送信および受信の切り替えが行われる。

また、ＰＬＬ設定変更部２４において、受信電力、チャネル周波数設定情報および通信状態情報に基づいて、ＰＬＬ回路２５のパラメータの設定変更を行う設定制御信号ＳＢが生成される。そして、ＰＬＬ回路２５において、設定制御信号ＳＢに基づいてＰＬＬ回路２５のパラメータの設定変更が行われることにより、クロックＣＫのジッタが制御される。

これにより、信号レベルが大きく、受信信号に対するスプリアスの影響が小さい場合には、クロックＣＫのジッタを低減させることができ、変調精度を良好に維持することが可能となる。一方、信号レベルが小さく、受信信号に対するスプリアスの影響が大きい場合には、クロックＣＫのジッタを増加させることで、スプリアスを低減させることができ、変調精度の低下を抑制しつつ、スプリアスによる受信特性の低下を抑制することが可能となる。

なお、クロックＣＫのジッタを制御する場合に設定変更されるＰＬＬ回路２５のパラメータとしては、ＰＬＬ回路２５のチャージポンプ回路の電流設定値またはループフィルタの帯域幅設定値を挙げることができる。

図２は、図１のＰＬＬ回路の概略構成を示すブロック図である。
図２において、ＰＬＬ回路２５には、クロックＣＫの発振周波数を制御する電圧制御発振器４４、クロックＣＫを分周する分周器４５、クロックＣＫの位相と基準信号ＦＢの位相とを比較する位相比較器４１、クロックＣＫと基準信号ＦＢとの位相誤差に応じた電圧を発生するチャージポンプ回路４２、チャージポンプ回路４２にて発生された電圧に含まれる高域成分を低減するループフィルタ４３が設けられている。

また、ＰＬＬ回路２５には、チャージポンプ回路４２の電流設定値４６、ループフィルタ４３の帯域幅設定値４７、電流設定値４６を切り替えるセレクタ４８および帯域幅設定値４７を切り替えるセレクタ４９が設けられている。

そして、電圧制御発振器４４にて生成されたクロックＣＫは、分周器４５にて分周された後、位相比較器４１に入力される。そして、位相比較器４１において、分周器４５にて分周されたクロックＣＫの位相は、基準信号ＦＢの位相と比較され、それらの位相誤差がチャージポンプ回路４２に出力される。そして、チャージポンプ回路４２において、それらの位相誤差に対応した電圧が生成され、ループフィルタ４３にてリップルが低減された後、電圧制御発振器４４に出力される。そして、電圧制御発振器４４において、基準信号ＦＢに位相がロックされるようにクロックＣＫの周波数が制御される。

ここで、セレクタ４８には、図１のＰＬＬ設定変更部２４から設定制御信号ＳＢが出力される。そして、セレクタ４８において、設定制御信号ＳＢに基づいて、チャージポンプ回路４２の電流設定値４６が切り替えられ、チャージポンプ回路４２のゲインが変更される。ここで、チャージポンプ回路４２のゲインが変更されると、位相誤差に対する感度が増減され、クロックＣＫのジッタを増減させることができる。

また、セレクタ４９には、図１のＰＬＬ設定変更部２４から設定制御信号ＳＢが出力される。そして、セレクタ４９において、設定制御信号ＳＢに基づいて、ループフィルタ４３の帯域幅設定値４７が切り替えられ、ループフィルタ４３の帯域幅が増減される。ここで、ループフィルタ４３の帯域幅が増減されると、位相誤差に対する電圧制御発振器４４の発振周波数の追従性が増減され、クロックＣＫのジッタを増減させることができる。

なお、設定制御信号ＳＢは、現在の通信状態が受信状態の場合、クロックＣＫのジッタが増加するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替え、現在の通信状態が送信状態の場合、クロックＣＫのジッタが減少するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替えるようにしてもよい。

あるいは、設定制御信号ＳＢは、現在のチャネル周波数内にスプリアスが存在する場合、クロックＣＫのジッタが増加するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替え、現在のチャネル周波数内にスプリアスが存在しない場合、クロックＣＫのジッタが減少するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替えるようにしてもよい。

あるいは、設定制御信号ＳＢは、受信電力が閾値に満たない場合、クロックＣＫのジッタが増加するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替え、受信電力が閾値以上の場合、クロックＣＫのジッタが減少するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替えるようにしてもよい。

図３（ａ）は、スプリアスが受信チャネルに重ならない場合を示す図、図３（ｂ）は、スプリアスが受信チャネルに重なる場合を示す図である。
図３（ａ）において、クロックＣＫの周波数がｆｃであるものとすると、スプリアスＳＰの周波数はｆｃ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）となる。ここで、現在の受信チャネルＣＦの周波数帯がスプリアスＳＰの周波数に重ならない場合、クロックＣＫのジッタが減少するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替えることができる。

この場合、スプリアスＳＰのレベルは増大するが、現在の受信チャネルＣＦの周波数帯がスプリアスＳＰの周波数に重ならないため、受信信号に対するスプリアスＳＰの影響を抑えることができる。

一方、図３（ｂ）において、現在の受信チャネルＣＦの周波数帯がスプリアスＳＰの周波数に重なる場合、クロックＣＫのジッタが増加するように、電流設定値４６または帯域幅設定値４７を切り替えることができる。

この場合、スプリアスＳＰのレベルは減少するため、現在の受信チャネルＣＦの周波数帯がスプリアスＳＰの周波数に重なる場合においても、受信信号に対するスプリアスＳＰの影響を抑えることができる。

図４は、図１の無線通信装置の受信電力と変調精度との関係を示す図である。
図４において、現在の受信チャネルＣＦの周波数帯がスプリアスＳＰの周波数に重なる場合、受信電力が小さくなると、変調精度が著しく低下する（Ｌ３）。

一方、スプリアスＳＰのレベルを下げるために、受信電力の大小にかかわらず、クロックＣＫのジッタを増大させると、受信電力が小さい時の変調精度を改善することができるが、受信電力が大きい時の変調精度が低下する（Ｌ２）。

これに対して、受信電力が閾値ＶＴＨに満たない場合、クロックＣＫのジッタを増大させ、受信電力が閾値ＶＴＨ以上の場合、クロックＣＫのジッタを減少させることにより、受信電力が小さい時の変調精度を改善しつつ、受信電力が大きい時の変調精度の低下を抑えることができる（Ｌ１）。

図５は、図１の無線通信装置のＰＬＬ設定変更方法の一例を示す図である。
図５において、図１のＰＬＬ設定変更部２４は、現在の通信状態が受信状態であり（ステップＳ１）、チャネル周波数内にスプリアスが存在し（ステップＳ２）、受信電力が閾値に満たない場合（ステップＳ３）、クロックＣＫのジッタを増加させる（ステップＳ４）。

一方、現在の通信状態が送信状態であるか（ステップＳ１）あるいはチャネル周波数内にスプリアスが存在しないか（ステップＳ２）あるいは受信電力が閾値以上の場合（ステップＳ３）、クロックＣＫのジッタを通常設定にする（ステップＳ５）。

なお、図５の例では、通信状態、チャネル周波数および受信電力の３つの条件に基づいてクロックＣＫのジッタを制御する方法について説明したが、これらの全ての条件を用いる必要はなく、いずれか１つの条件に基づいてクロックＣＫのジッタを制御するようにしてもよい。

また、ＰＬＬ回路２５のパラメータ設定が受信特性以外の特性に影響を与える場合には、この特性に影響を与える条件を追加してＰＬＬ回路２５のパラメータ設定を行うようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、クロックＣＫのジッタを制御するために、通信状態、チャネル周波数および受信電力の３つの条件を用いる方法について説明したが、これ以外の条件を用いるようにしてもよい。

例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭなどの変調方式に基づいてクロックＣＫのジッタを制御するようにしてもよい。具体的には、ＢＰＳＫおよびＱＰＳＫなどの変調度の低い変調方式では、受信信号レベルが低いと考えられることから、クロックＣＫのジッタを増加させ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭ、ＢＰＳＫおよびＱＰＳＫなどの変調度の高い変調方式では、受信信号レベルが高いと考えられることから、クロックＣＫのジッタを減少させるようにすることができる。

また、上述した実施形態では、受信電力に基づいてクロックＣＫのジッタを制御する方法について説明したが、受信電力の代わりに変調指数または符号化率を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、受信電力に基づいてクロックＣＫのジッタを制御する方法について説明したが、受信レベル、利得設定値および受信電力のいずれかに基づいてクロックＣＫのジッタを制御するようにしてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１アナログ部、２デジタル部、３デジタル制御部、４ＡＣＧ部、１１ＲＦ受信部、１２ローカル発振器、１３直交変調部、１４アナログＢＢ部、１５直交復調部、２１Ａ／Ｄ変換部、２２Ｄ／Ａ変換部、２３基準周波数発振器、２４ＰＬＬ設定変更部、２５ＰＬＬ回路、３１デジタル復調部、３２デジタル変調部、３３信号レベル測定部、３４利得設定部、３５受信電力測定部、３６チャネル周波数設定部、３７通信状態管理部、４１位相比較器、４２チャージポンプ回路、４３ループフィルタ、４４電圧制御発振器、４５分周器、４６電流設定値、４７帯域幅設定値、４８、４９セレクタ

Claims

受信信号の周波数変換を行うアナログ部と、
前記アナログ部にて周波数変換された受信信号の復調処理を行うデジタル部と、
前記デジタル部のクロックを発生するＰＬＬ回路と、
前記受信信号に基づいて前記ＰＬＬ回路のパラメータの設定変更を行うことにより、前記クロックのジッタを制御するＰＬＬ設定変更部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
前記ＰＬＬ設定変更部は、前記受信信号のＡ／Ｄ変換後の振幅レベル、受信利得設定値および受信電力のいずれかが閾値に満たない場合は前記閾値以上の場合に比べて前記クロックのジッタを増加させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記ＰＬＬ設定変更部は、スプリアスがチャンネル周波数に重なっている場合は前記スプリアスがチャンネル周波数に重なっていない場合に比べて前記クロックのジッタを増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
前記ＰＬＬ回路は、
電圧制御に基づいてクロックの発振周波数を制御する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器にて発生されたクロックを分周する分周器と、
前記分周器にて分周されたクロックの位相と基準信号の位相とを比較する位相比較器と、
前記クロックと前記基準信号との位相誤差に応じた電圧を発生するチャージポンプ回路と、
前記チャージポンプ回路にて発生された電圧に含まれる高域成分を低減するループフィルタとを備え、
前記ＰＬＬ設定変更部は、前記受信信号に基づいて前記チャージポンプ回路の電流設定値または前記ループフィルタの帯域幅設定値の設定変更を行うことにより、前記クロックのジッタを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記デジタル部は、
前記受信信号のＡ／Ｄ変換後の受信信号の振幅レベルに基づいて受信電力を測定する受信電力測定部と、
前記受信信号を受信可能なチャネル周波数を設定するチャネル周波数設定部と、
現在の通信状態が受信状態か送信状態かを管理する通信状態管理部とを備え、
前記ＰＬＬ設定変更部は、現在の通信状態が受信状態であり、チャネル周波数内にスプリアスが存在し、受信電力が閾値に満たない場合は、それ以外の場合に比べて前記クロックのジッタを増加させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信装置。