JP2012169947A - 移動通信端末向けのモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、小型で信頼性が高く且つ複数のバンドに対応可能な移動通信端末向けのモジュールを提供することにある。
【解決手段】 端末の送信系からのキャリブレーション用信号と受信系の電力検出器(RSSI)を用いて妨害キャンセラやチューナブルフィルタの性能を最適値に合わせるキャリブレーションを行い、キャリブレーションデータを保持して実動作時にデータを読み出すことで良好な送受信特性を実現する。
【選択図】図1
【解決手段】 端末の送信系からのキャリブレーション用信号と受信系の電力検出器(RSSI)を用いて妨害キャンセラやチューナブルフィルタの性能を最適値に合わせるキャリブレーションを行い、キャリブレーションデータを保持して実動作時にデータを読み出すことで良好な送受信特性を実現する。
【選択図】図1
Description
本発明は、移動通信端末向けのモジュール及びそれを用いた移動通信端末に関する。特に、例えばWCDMA方式やLTE方式等のワイヤレス通信システムに対応した移動通信端末向けのモジュール及びそれを用いた移動通信端末に関する。
携帯電話は既に実用化されているWCDMA方式等のほか、LTE方式等の新しい方式が検討されている。WCDMA方式やLTE方式は、送受信同時動作のため、送信周波数と受信周波数は異なる帯域を用いている。これらの方式においては、送受信帯域を分離するDPX(Duplexer)フィルタが用いられる。
DPXの性能を改善する技術としては、非特許文献1にあるように、フィードフォワード技術を用いたものがある。非特許文献1には、フィードフォワード技術を用いた送信側の受信帯域雑音の抑圧に関する方式が開示されている。WCDMA方式のBand5に対応した869〜894MHzの狭帯域の受信帯域雑音をキャンセルするため、フィードフォワードループは妨害キャンセラ(ノッチフィルタ、利得及び位相調整機能)より構成されている。また、通過周波数を可変とするチューナブルフィルタ(送信系、受信系フィルタを含めたDPX機能含む)については、特許文献1に記載されているように可変素子としてMEMS容量を用いた構成について開示されている。
IEEE Transaction ON Microwave Theory and Techniques, Vol.53,No.1,January 2005 "Adaptive Duplexer Implemented Using Single-Path and Multipath Feedforward Techniques with BST Phase Shifter"
携帯端末などにフィードフォワード技術を用いた妨害キャンセラやチューナブルフィルタを用いる場合、各ブロックのばらつきを補正するためのキャリブレーションが必要となる。しかしながら、上記特許文献1、非特許文献1とも制御方法やキャリブレーション技術に関する記載はない。
本発明の目的は、妨害キャンセラやチューナブルフィルタを端末に用いるときに好適なキャリブレーション技術や制御方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、端末の送信系からのキャリブレーション用信号と受信系の電力検出器(RSSI)を用いて妨害キャンセラやチューナブルフィルタの性能を最適値に合わせるキャリブレーションを行い、キャリブレーションデータを保持して実動作時にデータを読み出すことで良好な送受信特性を実現する。
本発明によれば、小型で信頼性が高く且つ複数のバンドに対応可能な移動通信端末向けのモジュールを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明をする。
図1は、第1の実施例における移動通信端末向けのモジュールの構成例を示すブロック図である。本実施例の構成は、例えばWCDMA方式等の移動通信端末向けのモジュールを対象とするが、これに限定されるものではない。
はじめに信号の流れを説明する。変復調処理ブロック32から出力される送信信号31はTxVCO15、ローカル16からの信号で変調器17で周波数変換され、RFICブロック21より出力される。RFICブロック21からの信号はPA(パワーアンプ)14で増幅されてDPX2のTxフィルタ4に入力され、フィルタ処理により送信信号帯域を抜き出して、アンテナ1から端末の送信信号として出力される。
一方、アンテナ1で受信した受信信号はDPX2のRxフィルタ3に入力され、フィルタ処理により受信信号帯域を抜き出して、LNA(低雑音増幅器)13で増幅され、RFICブロック21に入力される。RFICブロック21に入力された信号は、RXVCO18、ローカル19からの信号でミキサ20で周波数変換され、変復調信号処理ブロック32に受信信号30として入力される。DPX2は、複数Bandの送受信を可能とするため、Txフィルタ4とRxフィルタ3は周波数可変とし、制御信号25により周波数を制御する。可変する周波数帯域は例えば図15に示すように3GPPの規格として決められているバンドに対応可能なものとする。DPXは可変周波数とすることで従来の固定周波数方式に比べて妨害波の抑圧度が低下する。特にWCDMA方式などの端末では最も大きな妨害波は端末自体から基地局に向かって送信する送信信号である。
図3(a)にDPX2の構成例を示す。端子33はアンテナへの接続端子、端子34はTx側への接続端子、端子35はRx側への接続端子である。移相器46,47を接続してRxフィルタ3とTxフィルタ4がそれぞれの影響を受けないようにする。Rxフィルタ3とTxフィルタ4は例えばL(インダクタンス)とC(容量)で構成されるLCフィルタであり、実施例ではTxフィルタ4はL38,44とC39,45、RxフィルタはL36,42とC37,43からなる。通過する周波数を可変するため、C37,43,39,45はスイッチ等で容量値を切り替える機能を持つ。また、Rxフィルタ3はフィルタをスルーパス可能とするスイッチ40が、Txフィルタ4はフィルタをスルーパス可能とするスイッチ41がそれぞれ接続される。図3(c)は、可変周波数フィルタの特性例を示したものである。通過帯域は図3(b)に示したband1, band2の帯域を例としている。フィルタを可変特性とすると、固定フィルタの場合に比べてフィルタのQが劣化し、図3(c)に示すように、Txフィルタ4の性能としてRx帯雑音の抑圧度が20〜30dB程度、Rxフィルタ3の性能としてTx帯の抑圧度が20〜30dB程度となる。
図4に図3(a)で示したスイッチ40、スイッチ41を用いた場合の性能例を示す。図4(a)はスイッチ40,41ともオープン状態の通常の動作特性であり、Txフィルタ4、Rxフィルタ3ともband1の信号を通過させる設定となっている。図4(b)はスイッチ41をショートした特性であり、Txフィルタ4出力は平坦な特性となる。図4(c)はスイッチ40をショートした特性であり、Rxフィルタ3出力は平坦な特性が得られる。
本実施例ではDPX2のRx帯雑音の抑圧度が20〜30dB程度、Tx帯の抑圧度が20〜30dB程度と小さいことから、送信信号の受信側への漏れこみをキャンセルする妨害キャンセラ48を用いる。妨害キャンセラ48は、PA14出力の送信信号を分配して妨害キャンセラに入力する分配器10、Txフィルタ5、振幅調整器7、位相調整器8及び遅延調整器9、Rxフィルタ6、妨害キャンセラの出力をLNA入力に合成する合成器11のフィードフォワードループにより構成される。このフィードフォワードループでキャンセルする妨害波はDPX2を介して送信系から受信系に漏洩してきた送信信号および同じくDPX2を介して送信系から受信系に漏洩してきた受信信号帯の雑音である。図8(a)及び(b)に、それぞれ、RXフィルタ6、TXフィルタ5の構成例を示す。Rxフィルタ6とTxフィルタ5は例えばL(インダクタンス)とC(容量)で構成されるLCフィルタであり、実施例ではTxフィルタ5はL57,60とC59,61、RxフィルタはL51,54とC53,55からなる。通過する周波数を可変するため、C53,55,59,61はスイッチ等で容量値を切り替える機能を持つ。また、Rxフィルタ6はフィルタをスルーパス可能とするスイッチ52が、Txフィルタ5はフィルタをスルーパス可能とするスイッチ58がそれぞれ接続される。
DPX2に用いるRxフィルタ3、Txフィルタ4および妨害キャンセラ48に用いる各ブロックは高精度の誤差制御が必要となるため、実際の携帯電話網で信号の送受信を行う実動作前のキャリブレーションと実動作時の誤差調整制御を行う。
キャリブレーションは各ブロックのばらつき補正を行うものであり、各ブロックの所要性能を得るための初期制御データとしてメモリ27に保持する。図16にメモリ27に保存する制御データの例を示す。各バンドに対してTxフィルタ4や振幅調整器7などの最適制御データを初期値として例えば8ビットデータで保存する。一方、実動作時の誤差調整制御は、実動作時における各ブロックの所要性能からのずれを検出して補正をかけるものであり、同じく制御値データとしてメモリ27に例えば8ビットデータで保持する。
図17の処理フローを用いてメモリ27のデータの保存と読み出しについて説明する。工場などの出荷時に行う初期キャリブレーション後、メモリ27に各部データを保存格納する。フィールド等で端末を立ち上げたときに、例えばBand1を用いる場合にメモリ27よりband1の各部データを読み出す。この後、各ブロックの誤差調整制御を行い、band1の新しいデータとしてメモリ27に保存する。この後、使用周波数が例えばband2に変わった場合にメモリ27よりband2の各部データを読み出す。この後、各ブロックの誤差調整制御を行い、band2の新しいデータとしてメモリ27に保存する。
本実施例によれば、各可変ブロックの初期キャリブレーションを行うことで、各ブロックのばらつき補正を行うことができ、またキャリブレーションデータをメモリに保存することで、端末立ち上げ時に迅速に各ブロックの所要データを読み込むことができる。また、端末動作時に各ブロックの制御データの誤差調整制御を行うことで常に良好な端末特性を得ることが可能である。
図2〜図6を用いて第1の実施例のDPX2内RXフィルタ3、Txフィルタ4のキャリブレーション動作について説明する。キャリブレーションにはRFIC部21内のTxVCO15からの信号を用いる。DPX2のキャリブレーションとして、図15に示したband1のキャリブレーションを行う場合の動作について説明する。はじめにTxフィルタ4のキャリブレーションである。TxVCO15,Txローカル16からの出力キャリブレーション用信号をBand1のTX信号周波数(例えば1950MHz)に設定する。また、RxVCO18,Rxローカル19からのローカル信号をBand1のTX信号周波数+1MHz(例えば1951MHz)に設定する。キャリブレーション用信号はPA14を介してDPX2に入力される。Rxフィルタ3は図3で示したスイッチ40をONとしてショート状態とし、図4(c)に示したようにフィルタ特性をもたず、平坦な特性とする。このようにすることで、Rxフィルタ3の影響を受けずにTxフィルタ4の設定を行うことが可能となる。Txフィルタ4の初期設定値はデフォルト設定(例えば制御ビットの中心値)であり、Txフィルタ4、スイッチ40を通った信号はLNA13を介してミキサ20で図5(a)に示すように1MHzの信号に周波数変換される。1MHzの信号はRSSI22でレベル検波され、検出レベルは制御回路23に報告される。制御回路23では、基準値49と検出レベルを比較し、比較結果に応じて制御信号25で検出レベルが高くなるようにTxフィルタ4を制御する。図5(b)に示すように、例えばRSSI22の検出レベルが最も高くなった値をband1のTxフィルタのキャリブレーション結果としてメモリ27に保存する。同様のキャリブレーションを必要な全バンドについて実施する。次にRxフィルタ4のキャリブレーションである。TxVCO15,Txローカル16からの出力キャリブレーション用信号をBand1のRX信号周波数(例えば2140MHz)に設定する。また、RxVCO18,Rxローカル19からのローカル信号をBand1のRX信号周波数+1MHz(例えば2141MHz)に設定する。キャリブレーション用信号はPA14を介してDPX2に入力される。Txフィルタ4は図3で示したスイッチ41をONとしてショート状態とし、図4(b)に示したようにフィルタ特性をもたず、平坦な特性とする。このようにすることで、Txフィルタ4の影響を受けずにRxフィルタ3の設定を行うことが可能となる。Rxフィルタ3の初期設定値はデフォルト設定(例えば制御ビットの中心値)であり、スイッチ41、Rxフィルタ3を通った信号はLNA13を介してミキサ20で図5(a)に示すように1MHzの信号に周波数変換される。1MHzの信号はRSSI22でレベル検波され、検出レベルは制御回路23に報告される。制御回路23では、基準値49と検出レベルを比較し、比較結果に応じて制御信号25で検出レベルが高くなるようにRxフィルタ3を制御する。図5(b)に示すように、例えばRSSI22の検出レベルが最も高くなった値をband1のRxフィルタのキャリブレーション結果としてメモリ27に保存する。同様のキャリブレーションを必要な全バンドについて実施する。
なお、図3(a)において、スイッチ40とL36との間の位置301、スイッチ40とC43との間の位置302、スイッチ41とL38との間の位置303、スイッチ41とC45との間の位置304に更にスイッチを設けることもできる。これにより、スイッチ40やスイッチ41をONとしてショート状態としたときに、設けたスイッチをオープンにすることによってフィルタ37、39、43,45等のインピーダンスの影響を抑えることが可能となる。
図6にTXフィルタ、RXフィルタのキャリブレーションのフローチャートを示す。本実施例では、スイッチを用いて、TXフィルタキャリブレーション時はRXフィルタをスルーモード、RXフィルタキャリブレーション時はTXフィルタをスルーモードとする方式について記載したが、これに限るものではなく、例えばTXフィルタキャリブレーション時はRXフィルタをTXフィルタと同特性に、RXフィルタキャリブレーション時はTXフィルタをRXフィルタとほぼ同特性にする等、TXフィルタキャリブレーション時はRXフィルタが影響を及ぼさないように、RXフィルタキャリブレーション時はTXフィルタが影響をおよぼさないように設定する方式であればどのような方式でも良い。
本実施例によれば、送信(TX)系からの信号を用い、TXフィルタキャリブレーション時はRXフィルタをスルーモード、RXフィルタキャリブレーション時はTXフィルタをスルーモードとし、受信(RX)系のRSSIを用いて信号レベルを検出してフィルタの設定値を決めることにより、フィルタばらつきがあっても補正可能なキャリブレーション方式を提供することが可能である。
次に図7〜図12を用いて第1の実施例の妨害キャンセラ48内のTxフィルタ5、振幅調整器7、位相調整器8及び遅延調整器9、Rxフィルタ6のキャリブレーション動作について説明する。
キャリブレーションにはRFIC部21内のTxVCO15からの信号を用いる。妨害キャンセラ48のキャリブレーションとして、図15に示したband1のキャリブレーションを行う場合の動作について説明する。はじめにTxフィルタ5のキャリブレーションである。TxVCO15,Txローカル16からの出力キャリブレーション用信号をBand1のTX信号周波数(例えば1950MHz)に設定する。また、RxVCO18,Rxローカル19からのローカル信号をBand1のTX信号周波数+1MHz(例えば1951MHz)に設定する。キャリブレーション用信号はPA14を介して妨害キャンセラ48に入力される。
Rxフィルタ6は図8で示したスイッチ52をONとしてショート状態とし、フィルタ特性をもたず、平坦な特性とする。このようにすることで、Rxフィルタ6の影響を受けずにTxフィルタ5の設定を行うことが可能となる。Txフィルタ5の初期設定値はデフォルト設定(例えば制御ビットの中心値)であり、Txフィルタ5、振幅調整器7、位相調整器8及び遅延調整器9、スイッチ52を通った信号はLNA13を介してミキサ20で図9(a)に示すように1MHzの信号に周波数変換される。1MHzの信号はRSSI22でレベル検波され、検出レベルは制御回路23に報告される。制御回路23では、基準値49と検出レベルを比較回路148で比較し、比較結果に応じて制御信号25で検出レベルが高くなるようにTxフィルタ5を制御する。図9(b)に示すように、例えばRSSI22の検出レベルが最も高くなった値をband1のTxフィルタのキャリブレーション結果としてメモリ27に保存する。同様のキャリブレーションを必要な全バンドについて実施する。次にRxフィルタ6のキャリブレーションである。TxVCO15,Txローカル16からの出力キャリブレーション用信号をBand1のRX信号周波数(例えば2140MHz)に設定する。また、RxVCO18,Rxローカル19からのローカル信号をBand1のRX信号周波数+1MHz(例えば2141MHz)に設定する。キャリブレーション用信号はPA14を介してに妨害キャンセラ48入力される。Txフィルタ5は図8で示したスイッチ58をONとしてショート状態とし、フィルタ特性をもたず平坦な特性とする。このようにすることで、Txフィルタ5の影響を受けずにRxフィルタ6の設定を行うことが可能となる。Rxフィルタ6の初期設定値はデフォルト設定(例えば制御ビットの中心値)であり、スイッチ58、振幅調整器7、位相調整器8及び遅延調整器9、Rxフィルタ3を通った信号はLNA13を介してミキサ20で図9(a)に示すように1MHzの信号に周波数変換される。1MHzの信号はRSSI22でレベル検波され、検出レベルは制御回路23に報告される。制御回路23では、基準値49と検出レベルを比較回路148で比較し、比較結果に応じて制御信号25で検出レベルが高くなるようにRxフィルタ3を制御する。図9(b)に示すように、例えばRSSI22の検出レベルが最も高くなった値をband1のRxフィルタのキャリブレーション結果としてメモリ27に保存する。同様のキャリブレーションを必要な全バンドについて実施する。図10にTXフィルタ、RXフィルタのキャリブレーションのフローチャートを示す。本実施例では、スイッチを用いて、TXフィルタキャリブレーション時はRXフィルタをスルーモード、RXフィルタキャリブレーション時はTXフィルタをスルーモードとする方式について記載したが、これに限るものではなく、例えばTXフィルタキャリブレーション時はRXフィルタをTXフィルタと同特性に、RXフィルタキャリブレーション時はTXフィルタをRXフィルタとほぼ同特性にする等、TXフィルタキャリブレーション時はRXフィルタが影響を及ぼさないように、RXフィルタキャリブレーション時はTXフィルタが影響をおよぼさないように設定する方式であればどのような方式でも良い。
次に振幅調整器7のキャリブレーションである。TxVCO15,Txローカル16からの出力キャリブレーション用信号をBand1のTX信号周波数(例1950MHz)に設定する。また、RxVCO18,Rxローカル19からのローカル信号をBand1のTX信号周波数+1MHz(例えば1951MHz)に設定する。キャリブレーション用信号はPA14を介して分配器10で分配されて一方はDPX2に入力され、もう一方は妨害キャンセラ48入力される。DPX2のTXフィルタ3、RXフィルタ4、妨害キャンセラ48のTxフィルタ5、RXフィルタ6は既にキャリブレーションした最適値で制御されているものとする。振幅調整器7の初期設定値はデフォルト設定(例えば制御ビットの中心値)であり、TXフィルタ6、振幅調整器7、位相調整器8及び遅延調整器9、Rxフィルタ5を通った一方のキャリブレーション信号は合成器11でDPX2を通ってきたもう一方のキャリブレーション用信号と合成され、LNA13を介してミキサ20で図11(a)に示すように1MHzの信号に周波数変換される。1MHzの信号はRSSI22でレベル検波され、検出レベルは制御回路23に報告される。制御回路23では、基準値49と検出レベルを比較回路148で比較し、比較結果に応じて制御信号25で検出レベルが低くなるように振幅調整器7の利得を制御する。図11(b)に示すように、例えばRSSI22の検出レベルが最も低くなった値をband1の振幅調整器7のキャリブレーション結果としてメモリ27に保存する。同様のキャリブレーションを必要な全バンドについて実施する。同様な制御を位相調整器8及び遅延調整器9についても行い、図11(b)に示すように、例えばRSSI22の検出レベルが最も低くなった値をband1の位相調整器8、遅延調整器のキャリブレーション結果としてメモリ27に保存する。
図12に振幅調整器7、位相調整器8、遅延調整器9のキャリブレーションのフローチャートを示す。本実施例によれば、送信(TX)系からの信号を用い、受信(RX)系のRSSIを用いて信号レベルを検出して振幅調整器7、位相調整器8、遅延調整器9の設定値を決めることにより、ばらつきがあっても補正可能なキャリブレーション方式を提供することが可能である。
ここまで実動作前のキャリブレーション方式について記載してきたが、実動作時はDPX2、妨害キャンセラ48の各調整機構は変復調信号処理ブロック32からの制御により、誤差を管理する方式とする。具体的には、図13に示すように、例えば変復調信号処理ブロック32のSN検出部24で検出した受信信号のSNが最大となるように制御信号26により、Rxフィルタ3、Txフィルタ4、Rxフィルタ6、遅延調整器9、位相調整器8、振幅調整器7、TXフィルタ5の調整を行う。図14に制御のフローチャートを示す。はじめに各調整ブロックに対し、キャリブレーションで設定した設定データをメモリより読み出し、各ブロックのデフォルト値とする。まず、DPX2のTXフィルタ4の制御を行う。SN検出部24からのSNが基準値以上となるように制御を行う。基準値以上となった場合、RXフィルタ3の制御も同様に行う。
次に妨害キャンセラ48のTXフィルタ5の制御を行う。SN検出部24からのSNが基準値以上となるように制御を行う。基準値以上となった場合、RXフィルタ6の制御も同様に行う。
次に妨害キャンセラ48のTXフィルタ5の制御を行う。SN検出部24からのSNが基準値以上となるように制御を行う。基準値以上となった場合、RXフィルタ6の制御も同様に行う。
引き続き妨害キャンセラ48の振幅調整器7の制御を行う。SN検出部24からのSNが基準値以上となるように制御を行う。基準値以上となった場合、位相調整器8、遅延調整器9の制御も同様に行う。フィルタの周波数ずれは性能劣化に対する感度が低いため、DPX2のフィルタの制御と妨害キャンセラ48のフィルタの制御は例えば1フレーム間隔などの長い周期で行い、一方、妨害キャンセラ48の各ブロックの性能のずれは性能劣化に対する感度が高いため制御は1/150 フレーム間隔などの短い周期で行う。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
2 可変周波数DPX
48 妨害キャンセラ
48 妨害キャンセラ
Claims (5)
- 送信信号及び受信信号を分離し、複数のバンドの周波数信号を選択的に通過させる可変特性を有するフィルタと、
送信側から受信側に漏れこむ送信信号及び送信側の受信帯域雑音を所定量キャンセルする妨害信号キャンセル部と、
を備える移動通信端末向けのモジュールであって、
送受信開始前に、送信側からの信号によって前記フィルタと前記キャンセル部の性能を調整するキャリブレーションを実施することを特徴とする移動通信端末向けのモジュール。 - 請求項1に記載の移動通信端末向けのモジュールであって、
前記フィルタは送信信号を通過させて受信信号を抑圧する送信フィルタと、受信信号を通過させて送信信号を抑圧する受信フィルタを備え、
送信フィルタの調整時には受信フィルタは送信信号を通過させる特性に変更し、受信フィルタの調整時には送信フィルタは受信信号を通過させる特性に変更することを特徴とする移動通信端末向けのモジュール。 - 請求項1に記載の移動通信端末向けのモジュールであって、
前記送信側からの信号を受信側で検波してレベルを検出し、そのレベルに基づいて前期フィルタと前記キャンセル部の性能を調整することを特徴とする移動通信端末向けのモジュール。 - 送信信号及び受信信号を分離し、複数のバンドの周波数信号を選択的に通過させる可変特性を有するフィルタと、
送信側から受信側に漏れこむ送信信号及び送信側の受信帯域雑音を所定量キャンセルする妨害信号キャンセル部と、
を備える移動通信端末向けのモジュールであって、
送受信動作時に、受信信号のSNによって前記フィルタと前記キャンセル部の性能を調整することを特徴とする移動通信端末向けのモジュール。 - 請求項2に記載の移動通信端末向けのモジュールであって、
前記フィルタの調整周期を前記キャンセル部の調整周期より長くすることを特徴とする移動通信端末向けのモジュール。
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