JP2013150238A - Radio communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、OFDM信号等を送受信する無線通信装置に関し、特に、無線LAN装置などの無線送受信機に具備される直交復調器で発生する誤差成分を補正する技術に関するものである。 The present invention relates to a wireless communication apparatus that transmits and receives an OFDM signal and the like, and more particularly to a technique for correcting an error component generated in an orthogonal demodulator provided in a wireless transceiver such as a wireless LAN apparatus.
例えば、特許文献1には、送受信機の送信信号に含まれる誤差成分を自動的に調整する技術が記載されている。具体的には、送信側より擬似的なI/Q成分が含まれるパターン信号を出力する符号器と、前記パターン信号の振幅誤差およびDCオフセットを含む誤差成分を調整値により補正する調整器と、送信機の電圧制御発振器(VCO1)から出力された搬送波信号を用いて前記調整器から出力されたパターン信号を無線変調波信号に変換するための直交変調器を有する。ここで、補正動作の際、前記直交変調器で得られた変調信号は送受信機のアンテナ出力に接続されずにスイッチを介して受信側に接続される。 For example, Patent Document 1 describes a technique for automatically adjusting an error component included in a transmission signal of a transceiver. Specifically, an encoder that outputs a pattern signal including a pseudo I / Q component from the transmission side, an adjuster that corrects an error component including an amplitude error and a DC offset of the pattern signal with an adjustment value, It has a quadrature modulator for converting a pattern signal output from the regulator into a radio modulated wave signal using a carrier wave signal output from a voltage controlled oscillator (VCO1) of the transmitter. Here, during the correction operation, the modulation signal obtained by the quadrature modulator is connected to the receiving side via the switch, not to the antenna output of the transceiver.
受信機に入力された変調信号は、受信機の電圧制御発振器(VCO2)から出力される搬送波信号を用いて復調I/Qベースバンド信号に復調される。復調されたI/Qベースバンド信号の振幅誤差およびDCオフセットを含む誤差成分を検出するため、フーリエ変換処理を実施するプロセッサと、前記プロセッサにより検出された誤差成分を補正するための調整値を求め、該調整値を新たな調整値として前記調整器に設定する制御回路とを有する。前記制御回路は、前記送信系の出力先がアンテナである間に前記調整器に調整値を設定する。この際、送信機用電圧制御発振器(VCO1)と受信機用電圧制御発振器(VCO2)のキャリア周波数は同一または近似するように設定されている。 The modulated signal input to the receiver is demodulated into a demodulated I / Q baseband signal using a carrier wave signal output from the voltage controlled oscillator (VCO2) of the receiver. In order to detect an error component including an amplitude error and a DC offset of the demodulated I / Q baseband signal, a processor that performs Fourier transform processing and an adjustment value for correcting the error component detected by the processor are obtained. And a control circuit for setting the adjustment value as a new adjustment value in the adjuster. The control circuit sets an adjustment value in the adjuster while the output destination of the transmission system is an antenna. At this time, the carrier frequency of the voltage controlled oscillator for transmitter (VCO1) and the voltage controlled oscillator for receiver (VCO2) are set to be the same or approximate.
復調器で復調されたI/Qベースバンド信号に含まれる振幅誤差成分、位相誤差成分、DCオフセット成分を検出するために、I/Qベースバンド信号がプロセッサを用いてフーリエ変換され、I/Qベースバンド信号が時間軸から周波数軸に変換される。この際、得られたキャリア成分の周波数軸値が送信機のDCオフセット成分を表し、キャリア成分からベースバンド周波数だけ離れた+/−の周波数軸成分の片方が出力の主成分を表し他方がサイドバンドリークを表している。 In order to detect an amplitude error component, a phase error component, and a DC offset component included in the I / Q baseband signal demodulated by the demodulator, the I / Q baseband signal is Fourier-transformed using a processor, and the I / Q The baseband signal is converted from the time axis to the frequency axis. At this time, the frequency axis value of the obtained carrier component represents the DC offset component of the transmitter, one of the +/− frequency axis components separated from the carrier component by the baseband frequency represents the main component of the output, and the other is the side It represents a band leak.
特許文献2には、送信機の送信信号に含まれるI/Q信号をオフセット調整する手段が記載されている。具体的には、I/Qベースバンド周波数(fb)で変調された送信信号を検波回路で検波し、検波した信号に対してフィルタを用いて、I/Qベースバンド周波数(fb)成分と、2倍の周波数成分(2fb)を検出し、I/Q信号に含まれるDCオフセット成分と振幅成分の誤差を調整する。
特許文献3には、差動ベースバンド受信信号と差動ベースバンド送信信号のDCオフセット電圧を低減し、送信機の直交変調器出力の高周波送信信号に含まれる不所望なサイドバンド成分が最小となるように調整する技術が示されている。具体的には、受信機に搭載された高速フーリエ変換機能を用いて高周波送信信号に含まれるサイドバンド信号成分を計算し、不所望のサイドバンド成分が最小となるように送信機のI/Q位相不均衡とI/Qゲイン不均衡を低減するように調整する。 In Patent Document 3, the DC offset voltage of the differential baseband reception signal and the differential baseband transmission signal is reduced, and an undesired sideband component included in the high-frequency transmission signal output from the quadrature modulator of the transmitter is minimized. Techniques for adjusting are shown. Specifically, the sideband signal component included in the high-frequency transmission signal is calculated using the fast Fourier transform function installed in the receiver, and the transmitter I / Q is set so that the unwanted sideband component is minimized. Adjust to reduce phase imbalance and I / Q gain imbalance.
例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交波周波数分割多重)方式を採用する無線LAN装置の多くには無線部の回路構成を簡素化するため直交変復調器が採用されている。直交変調器には、送信ベースバンド信号の同相成分であるI信号(In-Phase信号)及び直交成分であるQ信号(Quadrature信号)と、必要な無線変調波を得るために電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)から出力された搬送波信号及び90度位相をずらした搬送波信号とがそれぞれ入力される。これによって、直交変調器は無線変調波信号を出力する。 For example, many wireless LAN devices that employ an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system employ an orthogonal modulator / demodulator in order to simplify the circuit configuration of the wireless unit. The quadrature modulator includes an I signal (In-Phase signal) that is an in-phase component of a transmission baseband signal, a Q signal (Quadrature signal) that is a quadrature component, and a voltage controlled oscillator (VCO) to obtain a necessary radio modulation wave. : Voltage Controlled Oscillator) and a carrier signal shifted by 90 degrees are input. As a result, the quadrature modulator outputs a radio modulated wave signal.
上記の直交変調器において変調を行う場合、送信ベースバンド回路で作成されたI/Qベースバンド信号は、DA変換器でデジタル信号からアナログ信号に変換され、直交変調器に入力される。この際、I/Qベースバンド信号に直流成分(DCオフセット)や振幅誤差が付加される場合が多い。また、電圧制御発振器(VCO)からの搬送波も振幅誤差や直交位相誤差が発生し、送信変調波信号にキャリアリークが発生したり、送信変調波信号の信号精度(Error Vector Magnitude)が劣化する恐れがある。 When modulation is performed in the above quadrature modulator, the I / Q baseband signal created by the transmission baseband circuit is converted from a digital signal to an analog signal by a DA converter and input to the quadrature modulator. At this time, a direct current component (DC offset) or an amplitude error is often added to the I / Q baseband signal. In addition, the carrier wave from the voltage controlled oscillator (VCO) also generates an amplitude error or a quadrature phase error, which may cause a carrier leak in the transmission modulation wave signal or deteriorate the signal accuracy (Error Vector Magnitude) of the transmission modulation wave signal. There is.
上記に記載した送信変調波信号の劣化を防止するため、変調器にはI/Qベースバンド信号の振幅誤差や直流成分誤差を補正する回路、および電圧制御発振器(VCO)の搬送波信号の位相誤差を修正するための位相修正回路が実装されることが望ましい。また、前述した変調器における各種問題は、復調器においても同様に生じ得るため、復調器においても補正回路や位相修正回路が実装されることが望ましい。図10は、本発明の前提として検討した無線通信装置において、その直交復調器における復調I/Qベースバンド信号の振幅誤差および位相誤差を調整する方式の一例を示すブロック図である。 In order to prevent the deterioration of the transmission modulation wave signal described above, the modulator includes a circuit for correcting the amplitude error and DC component error of the I / Q baseband signal, and the phase error of the carrier signal of the voltage controlled oscillator (VCO). It is desirable to implement a phase correction circuit for correcting. In addition, since various problems in the modulator described above can occur in the demodulator as well, it is desirable that a correction circuit and a phase correction circuit be mounted in the demodulator. FIG. 10 is a block diagram showing an example of a method for adjusting the amplitude error and the phase error of the demodulated I / Q baseband signal in the quadrature demodulator in the radio communication apparatus studied as a premise of the present invention.
図10において、無線受信回路200の直交復調器210から出力された振幅誤差成分の調整は、例えば次のようにして行われる。まず、ベクトル・シグナル・ジェネレータなどの信号発生器1から出力されたOFDM信号が、スイッチSW1,SW2を介して直交復調器210に入力される。直交復調器210で復調された復調I/Qベースバンド信号は、OFDM信号解析用の測定器2を用いてその信号精度(Error Vector Magnitude)が測定される。当該測定結果は、無線送受信機(無線通信装置)の外部制御/測定用パーソナルコンピュータ(PC)に入力される。パーソナルコンピュータ(PC)は、必要であれば無線送受信機の制御部(CPU)に対して直交復調器210の復調I/Qベースバンド信号の振幅を調整するための受信I/Q振幅調整器230,231の調整レジスタに修正した値を書込み、信号精度が改善するようにレジスタ値を制御する。
In FIG. 10, adjustment of the amplitude error component output from the
同様に、位相誤差成分の調整に関しても、復調I/Qベースバンド信号の信号精度(Error Vector Magnitude)が測定され、当該測定結果が無線送受信機の外部制御/測定用パーソナルコンピュータ(PC)に入力される。パーソナルコンピュータ(PC)は、必要であれば無線送受信機の制御部(CPU)に対して、電圧制御発振器(VCO)の位相誤差を調整する位相シフタ310の調整レジスタに修正した値を書込み、信号精度が改善するようレジスタ値を制御する。このような方法で得られた各調整値は、無線送受信機の制御部(CPU)に接続された不揮発性メモリ(図示せず)に保存され、無線送受信機の動作開始前に無線送受信機に設けられた調整レジスタに書込まれる。
Similarly, regarding the adjustment of the phase error component, the signal accuracy (Error Vector Magnitude) of the demodulated I / Q baseband signal is measured, and the measurement result is input to the external control / measurement personal computer (PC) of the wireless transceiver. Is done. If necessary, the personal computer (PC) writes the corrected value in the adjustment register of the
しかしながら、図10のような調整方式は、測定器2やパーソナルコンピュータ(PC)等の外部装置を用いた手動調整方式となるため、当該外部装置の設置に伴う装置コストや、その調整作業に伴う時間的コスト等が増大する恐れがある。一方、直交変調器の位相誤差や振幅誤差を調整する方式として、前述した特許文献1、特許文献2および特許文献3に記載された方式が知られている。
However, since the adjustment method as shown in FIG. 10 is a manual adjustment method using an external device such as the
ただし、特許文献1には、受信系の復調器の特性についての記述は特に無い。復調器の調整が未実施の場合には、通常、復調して得られたI/Q信号には、送信機の直交変調器で発生するI/Q信号の振幅誤差や位相誤差の他に、受信機の復調器で発生するI/Q振幅誤差や位相誤差成分も含まれることになる。このため、受信系の復調器の誤差を取り除くには、送信機のI/Qベースバンド信号の振幅誤差や位相誤差、DCオフセット成分を調整する以前に、図10のような測定器を用いて受信機の復調器に含まれるI/Q信号の振幅誤差や位相誤差成分を測定し、これらが最小になるように復調器に具備された調整器に調整値を設定する必要がある。また、キャリアリーク成分を観測する際には、送信機の搬送波周波数及び受信機の搬送波周波数をずらすことでキャリアリークを求めているため、電圧制御発振器(VCO)が2個必要となり、回路面積の増大が懸念される。 However, Patent Document 1 does not particularly describe the characteristics of the demodulator of the receiving system. When the demodulator is not adjusted, the demodulated I / Q signal usually includes the amplitude error and phase error of the I / Q signal generated by the quadrature modulator of the transmitter, I / Q amplitude errors and phase error components generated in the demodulator of the receiver are also included. For this reason, in order to remove the error of the demodulator of the receiving system, before adjusting the amplitude error, phase error, and DC offset component of the I / Q baseband signal of the transmitter, a measuring instrument as shown in FIG. 10 is used. It is necessary to measure the amplitude error and phase error component of the I / Q signal included in the demodulator of the receiver, and to set the adjustment value in the adjuster provided in the demodulator so that these are minimized. In addition, when observing the carrier leak component, since the carrier leak is obtained by shifting the carrier frequency of the transmitter and the carrier frequency of the receiver, two voltage controlled oscillators (VCOs) are required. There is concern about the increase.
また、特許文献2には、送信系の変調器のDCオフセットおよび振幅誤差に関する調整方法について記述されているが、電圧制御発振器(VCO)の位相誤差に係わる調整方法が記述されておらず、送信機の調整方法としては十分とはいえない。また、検波器のほかに新たにI/Qベースバンド信号周波数成分(fb)および2倍波成分(2fb)を検出するためのフィルタが必要となり、回路面積の増大が懸念される。
一方、特許文献3では、送信機のI/Qベースバンド信号のDCオフセット成分および受信機のI/Qベースバンド信号のDC成分がDCレベル比較器にてレベル比較され、当該比較結果に対応したDCレベル補正値がDCレベル補正レジスタに格納されることでDCオフセット成分の補正が行われる。また、直交変調器出力の高周波変調信号に含まれる不要なサイドバンド信号成分を検出するために、送信機のI/Qベースバンド信号として一定周期のテスト信号が送出され、受信機は、受信機の直交復調器に含まれる誤差成分の影響を避ける為、高周波変調信号を自乗検波した信号を受信系に搭載されたフーリエ変換回路で周波数解析する。これによって、不要なサイドバンド信号がある場合に発生するテスト信号の2倍波、3倍波を低減するように送信機の搬送波I/Q位相およびI/Qゲインを修正することができる。ただし、受信機の直交復調器に含まれるI/Q位相およびI/Qゲインの不均衡を調整する機能が搭載されていない為、別途、測定器等を用いた受信機のキャリブレーションが必要となる。 On the other hand, in Patent Document 3, the DC offset component of the I / Q baseband signal of the transmitter and the DC component of the I / Q baseband signal of the receiver are level-compared by a DC level comparator and correspond to the comparison result. The DC offset correction is performed by storing the DC level correction value in the DC level correction register. Further, in order to detect an unnecessary sideband signal component included in the high-frequency modulation signal output from the quadrature modulator, a test signal having a fixed period is transmitted as an I / Q baseband signal of the transmitter. In order to avoid the influence of the error component included in the quadrature demodulator, a signal obtained by square detection of the high frequency modulation signal is subjected to frequency analysis by a Fourier transform circuit mounted in the receiving system. As a result, the carrier I / Q phase and I / Q gain of the transmitter can be corrected so as to reduce the second harmonic and the third harmonic of the test signal generated when there is an unnecessary sideband signal. However, since the function for adjusting the imbalance between the I / Q phase and I / Q gain included in the quadrature demodulator of the receiver is not installed, it is necessary to separately calibrate the receiver using a measuring instrument or the like. Become.
後述する実施の形態は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、OFDM信号等を送受信する無線通信装置において、直交変復調器の補正に伴うコストを低減することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 An embodiment described later has been made in view of the above problems, and one of its purposes is to reduce costs associated with correction of an orthogonal modulator / demodulator in a wireless communication apparatus that transmits and receives OFDM signals and the like. . The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される課題を解決するための手段のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the means for solving the problems disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
一実施の形態による無線通信装置は、直交変調器および直交復調器と、直交復調器の出力をデジタル変換ならびにフーリエ変換するアナログ・デジタル変換器ならびにフーリエ変換回路と、補正制御部とを備える。補正制御部は、直交変調器の位相誤差およびI/Qゲイン誤差を補正する送信補正回路部と、直交変調器の出力を直交復調器に向けて伝送する第1スイッチと、受信補正回路部とを備える。受信補正回路部は、送信補正回路部による補正が行われたのち、第1スイッチをオンに制御した状態で、フーリエ変換回路の変換結果を参照しながら直交復調器の位相誤差およびI/Qゲイン誤差を補正する。 A wireless communication apparatus according to an embodiment includes a quadrature modulator and a quadrature demodulator, an analog / digital converter and a Fourier transform circuit for digitally transforming and Fourier transforming an output of the quadrature demodulator, and a correction control unit. The correction control unit includes a transmission correction circuit unit that corrects a phase error and an I / Q gain error of the quadrature modulator, a first switch that transmits an output of the quadrature modulator to the quadrature demodulator, a reception correction circuit unit, Is provided. After the correction by the transmission correction circuit unit is performed, the reception correction circuit unit controls the phase error and I / Q gain of the quadrature demodulator while referring to the conversion result of the Fourier transform circuit with the first switch turned on. Correct the error.
前記一実施の形態によれば、OFDM信号等を送受信する無線通信装置において、直交変復調器の補正に伴うコストを低減することが可能になる。 According to the embodiment, in the wireless communication device that transmits and receives an OFDM signal and the like, it is possible to reduce the cost associated with the correction of the orthogonal modulator / demodulator.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。 In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant, and one is the other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 The circuit elements constituting each functional block of the embodiment are not particularly limited, but are formed on a semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known integrated circuit technology such as a CMOS (complementary MOS transistor). . Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
《本実施の形態によるキャリブレーション方式の概要》
ここでは、本実施の形態によるキャリブレーション方式の概要について簡単に説明する。まず、図1に示すように、特許文献3の技術を利用した方式を用いて無線送受信機(無線通信装置)の送信系のキャリブレーションが行われる。送信キャリブレーションでは、直交変調器110に対して、送信及び受信兼用の電圧制御発振器(VCO)330から出力された搬送波と、送信ベースバンド回路500に具備されたSROM(540)からの特定周波数のSin信号およびCos信号とが入力される。直交変調器110から得られた上側帯波(USB)信号は、無線受信回路200側に具備された自乗検波器260に入力される。自乗検波器260で検波された検波信号は、復調I/Qベースバンド信号の帯域外信号成分を取り除く低域通過フィルタ(LPF)241に入力される。低域通過フィルタ(LPF)241は、自乗検波器出力に含まれる高周波成分を取り除き、当該検波信号は可変増幅器251で増幅された後、受信ベースバンド回路600に入力される。この際に、他方の低域通過フィルタ(LPF)240には、検波信号を入力する必要は無い。
<< Outline of calibration method according to this embodiment >>
Here, the outline of the calibration method according to the present embodiment will be briefly described. First, as shown in FIG. 1, the transmission system of a wireless transceiver (wireless communication apparatus) is calibrated using a method using the technique of Patent Document 3. In the transmission calibration, the carrier wave output from the voltage controlled oscillator (VCO) 330 for both transmission and reception and the specific frequency from the SRAM (540) included in the
受信ベースバンド回路600に入力された検波信号は、復調I/Qベースバンド信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する片方のAD変換器611を介してデジタル信号に変換される。AD変換器611からのデジタル信号は、デジタル低域通過フィルタ(LPF)621に入力され、必要な信号帯域成分に制限される。この帯域制限された検波信号は、受信ベースバンド回路に具備されたフーリエ変換回路(FFT)660の例えばI側入力に入力される。フーリエ変換回路は、時間信号となる復調I/Qベースバンド信号を周波数軸の成分に変換するため、他方のQ側入力は零としてフーリエ変換を行う。この際に、フーリエ変換の計算精度を向上させるため、AD変換器611に入力されるアナログ信号の最大振幅をAD変換器の最大入力範囲以内に収めることが望ましい。そこで、AD変換器611から得られたデジタル値は、その平均パワーを測定するパワー測定回路630に入力される。ベースバンド回路部700に具備されたプロセッサは、この測定されたパワーを基に無線受信回路200に具備された可変増幅器251の増幅度を可変制御する。
The detection signal input to the
また、フーリエ変換回路660には、I側に入力された検波信号のデジタル値とQ側に入力された零値が一定の数を単位としてサンプル入力される。フーリエ変換回路660は、例えば64サンプル入力する毎にフーリエ変換を行い、その結果、送信ベースバンド回路から出力された特定周波数、特定周波数の2倍波、3倍波の平均パワーが観測される。ベースバンド回路部700内の制御部(プロセッサ)400は、この周波数成分の平均パワーの観測結果に基づいて直交変調器110の誤差成分を検出すると共に、検出された誤差成分を補正するための調整値を算出する。この算出された調整値は、新たな調整値として、無線送信回路の直交変調器のI/Q入力側に設けられたDCオフセット調整器140,141や、送信I/Q振幅調整器150,151や、VCOからの搬送波出力の直交位相誤差を調整する位相シフタ320に設定される。制御部(プロセッサ)400は、この調整値を変えながらフーリエ変換回路660で得られる特定周波数の周波数成分のパワーが一定値以下または最小になる調整値を探索し、その結果得られた調整値を無線回路部300に具備された調整値保存用のレジスタに保存すると共に、無線送信回路100内の各調整回路に書き込む。これによって、送信系のキャリブレーションは完了する。
Also, the
次いで、図2に示すように、受信系のキャリブレーションが行われる。前述した無線送信回路の直交変調器110の調整完了後、直交変調器からのUSB信号の接続先が無線受信回路200の自乗検波回路260から直交復調器210の受信入力に、スイッチ201,202を介して切換えられる。当該USB変調波信号は、可変低雑音増幅器220にて増幅され、直交復調器210に入力される。直交復調器210は、当該USB変調波信号を電圧制御発振器(VCO)の搬送波出力を用いて復調する。この復調I/Qベースバンド信号は、低域通過フィルタ(LPF)240,241を介してベースバンド帯域外の信号が取り除かれたのち、可変増幅器250,251によって一定値まで増幅され、受信ベースバンド回路600に入力される。
Next, as shown in FIG. 2, calibration of the reception system is performed. After the adjustment of the
受信ベースバンド回路600おいて、AD変換器610,611は、可変増幅器250,251からの出力信号をデジタル信号に変換する。当該デジタル信号は、デジタル低域通過フィルタ(LPF)620,621を介して必要な信号帯域成分に制限されたのちフーリエ変換回路660に入力され、フーリエ変換が行われる。この際に、無線送信回路の直交変調器110の調整と同じようにフーリエ変換の計算精度を向上させるため、AD変換器610,611に入力されるアナログ信号の最大振幅をAD変換器の最大入力範囲以内に収めることが望ましい。そこで、AD変換器610,611から得られたデジタル値は、その平均パワーを測定するパワー測定回路630に入力される。ベースバンド回路部に具備されたプロセッサは、この測定されたパワーを基に無線受信回路200に具備された可変増幅器250,251の増幅度を可変制御する。
In the
フーリエ変換回路660には、I側に入力されたデジタル信号とQ側に入力されたデジタル信号が一定の数を単位としてサンプル入力される。フーリエ変換回路660は、例えば64サンプル入力する毎にフーリエ変換を行い、その結果、送信ベースバンド回路から出力された上側帯波(USB)側の特定周波数、特定周波数の2倍波、3倍波の平均パワーと、下側帯波(LSB)側の特定周波数、特定周波数の2倍波、3倍波の平均パワーが観測される。ベースバンド回路部700に具備されたプロセッサは、前述した各周波数成分の平均パワーに基づいて直交復調器210の誤差成分を検出すると共に、検出された誤差成分を補正するための調整値を算出する。この算出された調整値は、新たな調整値として、無線受信回路の直交復調器210のI/Q出力側に設けられた受信I/Q振幅調整器230,231や、VCOからの搬送波出力の直交位相誤差を調整する位相シフタ310に設定される。制御部(プロセッサ)400は、この調整値を変えながらフーリエ変換回路660で得られる特定周波数の周波数成分のパワーが一定値以下または最小になる調整値を探索し、その結果得られた調整値を無線回路部300に具備された調整値保存用のレジスタに保存すると共に、無線受信回路200内の各調整回路に書き込む。これによって、受信系のキャリブレーションは完了する。
A digital signal input to the I side and a digital signal input to the Q side are sampled and input to the
《本実施の形態によるキャリブレーション方式の主要な特徴および効果》
前述したように、本実施の形態によるキャリブレーション方式の主要な特徴は、直交変調器と電圧制御発振器(VCO)を共用する直交復調器を具備する受信機において、送信機からのSSB変調波を自乗検波回路を介して受信ベースバンド回路に伝送するパスに加えて、送信機からのSSB変調波を受信機の直交復調器に入力するパスを備えた点にある。前者のパスにより送信機を対象としてキャリブレーションを行うことができ、そのキャリブレーションが完了した状態で、後者のパスにより受信機を対象としてキャリブレーションを行うことができる。後者のパスにおいて、直交復調器で復調されたSSB信号は受信ベースバンド回路に設けられたフーリエ変換回路に入力され、フーリエ変換回路で得られたSSB信号の周波数成分パワーが観測される。これにより、直交復調器で発生する誤差成分を検出でき、当該誤差成分を用いて直交復調器で生じる振幅誤差や、VCOの直交位相誤差の調整を行うことが可能になる。
<< Main features and effects of calibration method according to this embodiment >>
As described above, the main feature of the calibration method according to this embodiment is that an SSB modulated wave from a transmitter is received in a receiver including a quadrature demodulator that shares a quadrature modulator and a voltage controlled oscillator (VCO). In addition to a path to be transmitted to the reception baseband circuit via the square detection circuit, a path for inputting the SSB modulated wave from the transmitter to the quadrature demodulator of the receiver is provided. Calibration can be performed for the transmitter using the former path, and calibration can be performed for the receiver using the latter path when the calibration is completed. In the latter path, the SSB signal demodulated by the quadrature demodulator is input to a Fourier transform circuit provided in the reception baseband circuit, and the frequency component power of the SSB signal obtained by the Fourier transform circuit is observed. As a result, an error component generated in the quadrature demodulator can be detected, and an amplitude error generated in the quadrature demodulator and a VCO quadrature phase error can be adjusted using the error component.
ここで、時間波形を周波数成分に変換するフーリエ変換回路はOFDM変復調器に必須の回路であり、搭載されたフーリエ変換回路を当該キャリブレーションで流用することができる。また、直交変調器の出力を受信ベースバンド回路に伝送するスイッチと、直交変調器の出力を直交復調器に伝送するスイッチとを設けることで、直交変調器および直交復調器の補正を行うことができる。したがって、無線機器においては、補正に伴う回路のオーバヘッドを十分に抑制した状態で、直交変復調器の補正を自動処理によって簡単に実施できる。その結果、直交変復調器の補正に伴うコストを低減することが可能になる。 Here, the Fourier transform circuit that converts the time waveform into frequency components is an essential circuit for the OFDM modulator / demodulator, and the mounted Fourier transform circuit can be used in the calibration. Further, by providing a switch for transmitting the output of the quadrature modulator to the receiving baseband circuit and a switch for transmitting the output of the quadrature modulator to the quadrature demodulator, the quadrature modulator and the quadrature demodulator can be corrected. it can. Therefore, in the wireless device, correction of the quadrature modulator / demodulator can be easily performed by automatic processing in a state where the circuit overhead associated with the correction is sufficiently suppressed. As a result, it is possible to reduce the cost associated with the correction of the quadrature modulator / demodulator.
《無線通信装置(無線送受信機)の詳細構成および詳細動作》
図1は、本発明の一実施の形態による無線通信装置において、その構成例ならびに送信キャリブレーション時の動作状態の一例を示すブロック図である。図2は、図1と同様の構成例において、受信キャリブレーション時の動作状態の一例を示すブロック図である。ここでは、本実施の形態によるキャリブレーション方式の実現に関連する回路に着目した説明を行い、当該キャリブレーションに関係しないOFDM変復調に必要な回路に関する説明は省略する。
<< Detailed Configuration and Detailed Operation of Wireless Communication Device (Wireless Transceiver) >>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example and an example of an operation state during transmission calibration in a wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an operation state during reception calibration in the same configuration example as FIG. Here, a description will be given focusing on a circuit related to the realization of the calibration method according to the present embodiment, and a description on a circuit necessary for OFDM modulation / demodulation not related to the calibration will be omitted.
図1および図2に示す無線通信装置(無線送受信機)1000は、ベースバンド回路部700と、無線回路部300とを備える。ベースバンド回路部700は、送信データを送信ベースバンド信号に変換する送信ベースバンド回路500と、復調ベースバンド信号を復号する受信ベースバンド回路600と、無線送受信機1000全体を制御する制御部400とを備える。無線回路部300は、送信ベースバンド回路500から出力される送信ベースバンド信号を無線信号に変換する無線送信回路100と、受信した無線信号を復調ベースバンド信号に変換する無線受信回路200と、電圧制御発振器(VCO)330と、位相シフタ310,320と、無線回路部全体を制御する無線制御回路350とを備える。図1の無線送受信機1000は、特に限定はされないが、例えば1個の半導体チップ(LSI)によって構成され、例えば、無線LAN装置等の部品として使用される。無線回路部300からの高周波送信信号(TX Out)は、図示しない外部アンテナに向けて送出され、また外部アンテナからの受信信号は高周波受信信号(RX Input)として無線回路部300に入力される。
A wireless communication device (wireless transmitter / receiver) 1000 illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a
送信ベースバンド回路500は、無線送信回路100の直交変調器110および無線受信回路200の直交復調器210の調整を実施するためのSin_ROM_Table(SROM)540と、デジタル低域通過フィルタ(LPF)560,561と、Gain調整回路520と、DA変換器510,511等を具備する。Sin_ROM_Table(SROM)540は、OFDM変調回路550から出力されるI/Qベースバンド信号の代わりに、特定周波数のSin波とCos波を出力する。受信ベースバンド回路600は、AD変換器610,611と、デジタル低域通過フィルタ(LPF)620,621と、パワー測定回路630と、フーリエ変換回路(FFT)660と、サブキャリア別パワー測定回路670と、サブキャリア別パワー平均化回路675等を具備する。
The
無線送信回路100は、低域通過フィルタ(LPF)160,161と、送信I/Q振幅調整器150,151と、DCオフセット調整器140,141と、直交変調器110と、可変増幅器130と、電力増幅器120等を具備する。無線受信回路200は、可変低雑音増幅器(LNA)220と、直交復調器210と、受信I/Q振幅調整器230,231と、低域通過フィルタ(LPF)240,241と、可変増幅器250,251と、自乗検波回路260等を具備する。
The
ここで、無線受信回路200の詳細について図2を用いて説明する。説明の条件として、送信系の直交変調器110のキャリブレーションは完了済みとする。初めに送信ベースバンド回路500は、OFDM変調回路550のI/Qベースバンド信号の代わりに、Sin_ROM_Table(SROM)540から特定周波数のSin波とCos波の変調信号をスイッチ(SW)530,531を介してデジタル低域通過フィルタ(LPF)560,561に入力する。デジタル低域通過フィルタ(LPF)560,561の出力信号は、Gain調整回路520によってゲイン調整された後、DA変換器510,511にてアナログ信号に変換され、無線回路部300の無線送信回路100に入力される。Sin_ROM_Table(SROM)540から出力される特定周波数は、IEEE802.11g規格で定められるサブキャリア周波数0.3125MHzのX倍の周波数となる。例えば4倍の周波数の場合、出力されるSin/Cos周波数は1.25MHzになる。また、DA変換器510,511のサンプリング周波数は、送信ベースバンド信号帯域なども考慮し、0.3125MHzの2N倍の周波数を使用する。例えばN=7の場合は40MHzのサンプリング周波数となる。また、DA変換器510,511のビット数は10ビット程度のビット幅を持つ。
Here, details of the
送信ベースバンド回路500から出力されたI/Qベースバンド信号は、無線送信回路100の低域通過フィルタ(LPF)160,161を介してDA変換器510,511で発生する折り返し信号成分が取り除かれた後、送信I/Q振幅調整器150,151に入力される。送信I/Q振幅調整器150,151は、I/Qベースバンド信号の振幅を微調整し、当該振幅調整されたI/Qベースバンド信号をDCオフセット調整器140,141に出力する。DCオフセット調整器140,141は、I/Qベースバンド信号に含まれるDCオフセット成分を取り除き、DCオフセットが取り除かれたI/Qベースバンド信号を直交変調器110に出力する。
The I / Q baseband signal output from the
また、無線回路部300に具備された電圧制御発振器(VCO)330から出力された搬送波は位相シフタ320に入力される。位相シフタ320は、無線回路部300の無線制御回路350から出力される位相調整信号に基づいて位相調整を行い、位相調整が行われた直交搬送波信号を直交変調器110に出力する。直交変調器110は、先に記述したDCオフセットが取り除かれたI/Qベースバンド信号と、位相シフタ310からの直交搬送波信号を用いて直交変調を行い、これによって得られた変調信号を可変増幅器130に出力する。
The carrier wave output from the voltage controlled oscillator (VCO) 330 provided in the
可変増幅器130は、入力された変調波信号を無線制御回路350の指示に基づく所定のゲインで増幅した後、当該信号の接続先を電力増幅器120か無線受信回路200のいずれか一方に切り替えるスイッチ(SW)101に出力する。スイッチ(SW)101は入力信号がOFDM信号で変調された変調波信号の場合(すなわち通常動作モードの場合)は、無線制御回路350の指示により変調波信号を電力増幅器120に接続する。電力増幅器120は、電力増幅した変調波信号をアンテナ側(図示せず)に出力する。一方、スイッチ(SW)101は入力信号がSROM(540)からの信号の場合(すなわち送信系および受信系のキャリブレーション動作モードの場合)には、無線制御回路350の指示により、直交変調器110において変調された変調信号を無線受信回路200のスイッチ(SW)202に出力する。
The
キャリブレーション動作モードの場合、変調信号を「I側:Cosωbt、Q側:Sinωbt」とし、搬送波信号を「I側:Sinωct、Q側:Cosωct」とすると、直交変調器110から出力される変調波S(t)として、式(1)で与えられる上側帯波(USB)信号が得られる。
In the calibration operation mode, when the modulation signal is “I side: Cosωbt, Q side: Sinωbt” and the carrier wave signal is “I side: Sinωct, Q side: Cosωct”, the modulated wave output from the
S(t)=Cosωbt・Sinωct+Sinωbt・Cosωct
=Sin(ωct+ωbt) (1)
図3は、式(1)に基づき、直交変調器110の誤差成分が無い場合における、直交変調器から得られる上側帯波(USB)信号の周波数スペクトラムを示したものである。
S (t) = Cosωbt · Sinωct + Sinωbt · Cosωct
= Sin (ωct + ωbt) (1)
FIG. 3 shows the frequency spectrum of the upper sideband (USB) signal obtained from the quadrature modulator when there is no error component of the
図2において、無線受信回路200のスイッチ(SW)202は、無線送信回路100の直交変調器110から得られた上側帯波(USB)信号(スイッチ(SW)101の出力)を、直交変調器110の調整を実施する場合には無線受信回路200の自乗検波回路260に出力し、無線受信回路200の直交復調器210の調整を実施する場合にはスイッチ(SW)201に出力する。スイッチ(SW)201は、制御部(CPU)400(無線制御回路350)の指示にしたがってアンテナ側からの受信信号か無線送信回路100からの上側帯波(USB)信号かのいずれか一方を選択し、可変低雑音増幅器(LNA)220に出力する。該スイッチ(SW)201は、直交復調器210の調整を実施する場合には無線送信回路100から入力された上側帯波(USB)信号を可変低雑音増幅器(LNA)220に出力する。
In FIG. 2, a switch (SW) 202 of the
可変低雑音増幅器(LNA)220は、制御部400(無線制御回路350)の指示に従って、入力された上側帯波(USB)信号を一定の増幅度で増幅した後、直交復調器210に入力する。直交復調器210は、可変低雑音増幅器(LNA)220からの上側帯波(USB)信号を、位相シフタ310から出力される直交搬送波を用いて復調し、当該復調I/Qベースバンド信号を受信I/Q振幅調整器230,231に出力する。この際に、位相シフタ310は、電圧制御発振器(VCO)330から出力される搬送波を入力として直交搬送波を出力する。このように、直交変調器110と直交復調器210は、同一の電圧制御発振器(VCO)330から得られた搬送波を用いているため、復調した復調I/Qベースバンド信号には周波数誤差成分は含まれない。
The variable low noise amplifier (LNA) 220 amplifies the input upper sideband (USB) signal with a constant amplification degree according to an instruction from the control unit 400 (radio control circuit 350), and then inputs the amplified signal to the
受信I/Q振幅調整器230,231は、制御部400(無線制御回路350)からの制御信号に応じて復調I/Qベースバンド信号の振幅を各々調整する機能を持つが、この段階では一定の振幅調整値があたえられている。受信I/Q振幅調整器230,231の出力は、低域通過フィルタ(LPF)240,241を介してベースバンド帯域外の信号成分が取り除かれ、可変増幅回路250,251に入力される。該低域通過フィルタ(LPF)240,241は、受信ベースバンド回路600に具備されたAD変換器610,611のアンチ・エリアシング・フィルタ(AAF)の役目も果たしている。また、受信I/Q振幅調整器231と低域通過フィルタ241の間には、低域通過フィルタ241の入力を自乗検波回路260の出力とするか受信I/Q振幅調整器231の出力とするかを切換えるスイッチ(SW)270が具備されている。可変増幅回路250,251は、制御部400(無線制御回路350)の制御信号に応じて、入力された復調I/Qベースバンド信号を増幅し受信ベースバンド回路600に出力する。
The reception I /
ここで、直交復調器210から出力される復調I/Qベースバンド信号は、搬送波信号を「I側:Sinωct、Q側:Cosωct」とし、直交変調器110からの上側帯波(USB)信号を式(1)のSin(ωct+ωbt)とすると次のようになる。まず、I側ベースバンド信号は、式(2)となる。ここで、ベースバンド信号成分以外の信号を低域通過フィルタ(LPF)241で取り除くと、I側ベースバンド信号(LPF後)は、式(3)となる。
Here, in the demodulated I / Q baseband signal output from the
I側ベースバンド信号=Sin(ωct+ωbt)・Sinωct
=Sinωct・Sinωct・Cosωbt+Cosωct・Sinωct・Sinωbt (2)
I側ベースバンド信号(LPF後)=(1/2)・Cosωbt (3)
同様に、Q側ベースバンド信号は、式(4)となる。ここで、ベースバンド信号成分以外の信号を低域通過フィルタ(LPF)240で取り除くと、Q側ベースバンド信号(LPF後)は、式(5)となる。
I-side baseband signal = Sin (ωct + ωbt) · Sinωct
= Sinωct · Sinωct · Cosωbt + Cosωct · Sinωct · Sinωbt (2)
I-side baseband signal (after LPF) = (1/2) · Cosωbt (3)
Similarly, the Q-side baseband signal is expressed by Equation (4). Here, when signals other than the baseband signal component are removed by the low-pass filter (LPF) 240, the Q-side baseband signal (after LPF) is expressed by Equation (5).
Q側ベースバンド信号=Sin(ωct+ωbt)・Cosωct
=Sinωct・Cosωct・Cosωbt+Cosωct・Cosωct・Sinωbt (4)
Q側ベースバンド信号(LPF後)=(1/2)・Sinωbt (5)
受信ベースバンド回路600に入力された復調I/Qベースバンド信号は、AD変換器(ADC)610,611にてアナログ信号からデジタル信号に変換される。当該デジタル信号は、デジタルフィルタで構成された低域通過フィルタ(LPF)620,621を介して帯域外の不要な信号が取り除かれたのち、パワー測定回路630およびフーリエ変換回路(FFT)660に入力される。また、低域通過フィルタ(LPF)620,621はデシメーション・フィルタの機能を併せ持つ。
Q-side baseband signal = Sin (ωct + ωbt) · Cosωct
= Sinωct · Cosωct · Cosωbt + Cosωct · Cosωct · Sinωbt (4)
Q side baseband signal (after LPF) = (1/2) · Sinωbt (5)
The demodulated I / Q baseband signal input to the
パワー測定回路630は、低域通過フィルタ620,621から出力されるデジタル信号の平均パワーを測定し、制御部400内のレジスタ(記述なし)に予め保持されるパワー値と比較し、一定の差分値内に収まるよう無線受信回路200内の可変増幅器250,251の増幅度を調整する。この調整は、AD変換器610,611に入力される信号振幅をAD変換器610,611の最大入力範囲を超えない範囲内で大きくすることを目的として行われる。
The
AD変換器610,611の入力信号振幅の調整が完了した後、低域通過フィルタ(LPF)620,621から出力されたデジタル信号は、フーリエ変換回路(FFT)660に入力される。フーリエ変換回路(FFT)660は、一定のサンプル数毎に時間軸から周波数軸への変換を行い、これによって得られた各サブキャリアのI/Q成分をサブキャリア別パワー測定回路670に出力する。サブキャリア別パワー測定回路670では、各サブキャリアのI成分、Q成分の値をそれぞれ自乗および加算した結果を各サブキャリアのパワーとしている。この時、サブキャリア別パワー測定回路670で計算する必要があるサブキャリア周波数は、次のようになる。
After the adjustment of the input signal amplitude of the
例えば、送信ベースバンド回路から出力された変調信号が上側帯波(USB)信号であり、その周波数が1.25MHzの場合で、かつフーリエ変換回路660のポイント数が64、サンプリング周波数が20MHzの場合を想定する。この場合、パワー計算が必要なサブキャリア番号は、+4(1.25MHz/0.3125MHz)番となる基本波、−4番となる基本波のイメージ周波数成分であり、サブキャリア周波数は、基本周波数である+1.25MHzとイメージ周波数である−1.25MHzである。
For example, when the modulation signal output from the transmission baseband circuit is an upper sideband (USB) signal, the frequency is 1.25 MHz, the
図4は、誤差成分が無い場合の直交復調器210の出力をフーリエ変換回路(FFT)660で処理した時の周波数スペクトラムを示したものである。この場合、変調信号の基本波成分である+fbと3倍波成分である+3fbのパワーが得られる。+3fbのパワは、Sin波およびCos波をAD変換器610,611でデジタル値に変換したために発生した高調波成分である。図5および図6は、直交復調器210の誤差成分として復調I/Qベースバンド信号の振幅誤差および直交搬送波信号の位相誤差成分がある場合の直交復調器210の出力をフーリエ変換回路(FFT)660で処理した時の周波数スペクトラムをそれぞれ示したものである。これらの場合、変調信号の基本波成分である+fbと、基本波のイメージ周波数−fbとに大きなパワーが得られる。
FIG. 4 shows a frequency spectrum when the output of the
サブキャリア別パワー測定回路670で計算されたサブキャリア周波数ごとのパワーは、サブキャリア別パワー平均化回路675に入力される。サブキャリア別パワー平均化回路675は、サブキャリア別パワー測定回路670で計算された各々のサブキャリア別パワーを一定期間積算し、その結果得られた各サブキャリアの平均パワーを制御部400に出力する。制御部400は、サブキャリア別パワー平均化回路675から得られた、サブキャリア信号の各々のパワーを比較確認し、特定サブキャリア(ここでは基本波のイメージ周波数−fb)のパワーが一定値以下または最小になるように無線受信回路200に具備された受信I/Q振幅調整器230,231と、位相シフタ310の調整を行う。
The power for each subcarrier frequency calculated by the subcarrier
図7は、直交復調器の調整手順の一例を示すフローチャートである。図中のステップST100には、先に述べた上側帯波(USB)信号の発生手順と、直交復調器210の調整の為の信号パス設定手順が示されている。具体的には、図2に示したような状態に直交復調器調整用の信号パスが設定され(ステップST101)、SROM(540)を用いて生成した上側帯波信号(fb=1.25MHz)が直交変調器110によって変調ならびにアップコンバートされる(ステップST102,ST103)。そして、直交変調器110から送信されたUSB信号(fc+fb)は、直交復調器210によって復調ならびにダウンコンバートされ、AD変換器610,611を介してデジタル信号に変換される(ステップST104,ST105)。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the adjustment procedure of the quadrature demodulator. Step ST100 in the figure shows a procedure for generating the upper sideband (USB) signal described above and a signal path setting procedure for adjusting the
図7のステップST200には、前述した無線受信回路200内の可変増幅器250,251のゲイン調整手順が示されている。具体的には、制御部400が、パワー測定回路630によって測定された復調I/Qベースバンド信号のパワー(Det_Power)を参照しながら、当該Det_Powerを予め定めた所定の比較値(Ref_Power)に近づけるように可変増幅器250,251のゲインを調整する(ステップST201〜ST204)。これによって、AD変換器610,611の入力範囲を超えない様に復調I/Qベースバンド信号の振幅が一定の振幅範囲内に収められる。
Step ST200 in FIG. 7 shows a gain adjustment procedure for the
図7のステップST300には、直交復調器210から出力される復調I/Qベースバンド信号の振幅誤差成分ならびに直交搬送波の位相誤差成分を対象とした誤差の調整手順が示されている。当該ステップにおいては、まず、フーリエ変換回路(FFT)660によって復調I/Qベースバンド信号に含まれる各サブキャリアの周波数成分の大きさが算出され(ステップST301)、サブキャリア別パワー平均化回路675によって各サブキャリア毎の平均パワーが検出される(ステップST302)。制御部400は、サブキャリア別パワー平均化回路675の検出結果を参照して、基本変調波成分(fb)の平均パワー(fb_Pow)とイメージ周波数成分(−fb)の平均パワー(−fb_Pow)の比率(Diff_Pow2(dB)=fb_Pow−(−fb_Pow))を算出する(ステップST303)。
Step ST300 in FIG. 7 shows an error adjustment procedure for the amplitude error component of the demodulated I / Q baseband signal output from the
次いで、制御部400は、受信直交位相の調整を行う(ステップST305)。具体的には、ステップST303で算出した比率(Diff_Pow2(dB))を参照しながら、それが予め定めた所定の比較値PrPよりも大きくなる(すなわちイメージ周波数成分(−fb)が基本変調波成分(fb)に比べて十分に小さくなる)まで図2の位相シフタ310の調整を行う(ステップST304〜ST306,ST309)。この際に、制御部400は、比率(Diff_Pow2(dB))が比較値PrPよりも大きくなった場合か、あるいは、大きくなる前にイメージ周波数成分の平均パワー(−fb_Pow)が最下点に達してしまった場合には「受信直交位相調整完了」として当該ループ処理を抜ける(ステップST304,ST307,ST308)。
Next,
続いて、制御部400は、前述した受信直交位相の調整結果を反映した状態で受信I/Q振幅の調整を行う(ステップST310)。具体的には、前述した受信直交位相の調整と同様に、ステップST303で算出した比率(Diff_Pow2(dB))を参照しながら、それが予め定めた所定の比較値PtGよりも大きくなるまで図2の受信I/Q振幅調整器230,231の調整を行う(ステップST311,ST314,ST318)。この際に、制御部400は、比率(Diff_Pow2(dB))が比較値PtGよりも大きくなった場合には、「受信I/Q振幅調整完了」として当該ループ処理を抜ける(ステップST312)。
Subsequently,
一方、制御部400は、比率(Diff_Pow2(dB))が比較値PtGよりも大きくなる前にイメージ周波数成分の平均パワー(−fb_Pow)が最下点に達してしまった場合には、当該受信I/Q振幅の調整結果を反映した状態で前述した受信直交位相の調整値を変更し、受信直交位相の調整からやり直す(ステップST314〜ST316,ST309)。ただし、この受信直交位相の調整と受信I/Q振幅の調整からなる一連のループ処理を所定の回数(K)内で繰り返しても、比率(Diff_Pow2(dB))が比較値PtGよりも大きくならない場合、直交復調器調整NGとする(ステップST317)。直交復調器調整完了(ステップST312)となった場合、制御部400は、得られた最適調整値を制御部内に具備された不揮発性メモリに記憶すると共に、受信I/Q振幅調整器230,231および位相シフタ310に調整値として書き込み、直交復調器210の調整を完了する(ステップST313)。
On the other hand, when the average power (−fb_Pow) of the image frequency component reaches the lowest point before the ratio (Diff_Pow2 (dB)) becomes larger than the comparison value PtG, the
図8は、図7の受信直交位相調整における動作の様子の一例を表す説明図であり、図9は、図7の受信I/Q振幅調整における動作の様子の一例を表す説明図である。図8に示すように、受信直交位相調整では、図2の位相シフタ310により直交搬送波間の位相差を初期設定値(90度)からプラス方向又はマイナス方向に変動させながら、イメージ周波数成分の平均パワー(−fb_Pow(dB))の最小点(あるいは所定値よりも小さくなる点)が探索される。これによって、理想的には、実際の位相差における90度からの誤差が補正される。そして、この受信直交位相の調整結果が反映された状態で、図9に示すように受信I/Q振幅調整が行われる。受信I/Q振幅調整では、前述した図2の受信I/Q振幅調整器230,231によりI/Q間のゲイン差を初期設定値(ゼロ)からプラス方向又はマイナス方向に変動させながら、イメージ周波数成分の平均パワー(−fb_Pow(dB))の最小点(あるいは所定値よりも小さくなる点)が探索される。これによって、理想的には、実際のゲイン差におけるゼロからの誤差が補正される。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of operation in the reception quadrature phase adjustment of FIG. 7, and FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of operation in the reception I / Q amplitude adjustment of FIG. As shown in FIG. 8, in the reception quadrature phase adjustment, the
以上のように、図7で述べたようなループ処理を図2の無線送受信機1000が実行することで、直交復調器のI/Q位相およびI/Qゲイン調整を自動的に行うことが可能になる。なお、ここでは、受信直交位相調整を行ったのちに受信I/Q振幅調整を行う例を示したが、この順番は逆にすることも可能である。
As described above, the I / Q phase and I / Q gain adjustment of the quadrature demodulator can be automatically performed by the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1 信号発生器
100 無線送信回路
1000 無線送受信機
101 スイッチ
110 直交変調器
120 電力増幅器
130 可変増幅器
140,141 DCオフセット調整器
150,151 送信I/Q振幅調整器
160,161 低域通過フィルタ
2 測定器
200 無線受信回路
201,202,270 スイッチ
210 直交復調器
220 可変低雑音増幅器(LNA)
230,231 受信I/Q振幅調整器
240,241 低域通過フィルタ
250,251 可変増幅器
260 自乗検波回路
300 無線回路部
310,320 位相シフタ
330 電圧制御発振器(VCO)
340 位相同期回路(PLL)
350 無線制御回路
400 制御部(CPU)
500 送信ベースバンド回路
510,511 DA変換器
520 Gain調整回路
530,531 スイッチ
540 Sin Rom Table(SROM)
550 OFDM変調回路
560,561 デジタル低域通過フィルタ
600 受信ベースバンド回路
610,611 AD変換器
620,621 デジタル低域通過フィルタ
630 パワー測定回路
640 スイッチ
650 零データ
660 フーリエ変換回路(FFT)
670 サブキャリア別パワー測定回路
675 サブキャリア別パワー平均化回路
680 復号回路
700 ベースバンド回路部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
230, 231 Reception I / Q amplitude adjuster 240, 241
340 Phase-locked loop (PLL)
350
500 Transmission Baseband Circuit 510,511
550 OFDM modulation circuit 560,561 Digital low-
670 Power measurement circuit for each
Claims (3)
前記送信部は、
搬送波信号を生成する電圧制御発振器と、
前記搬送波信号から第1I/Q搬送波信号を生成する第1位相シフタと、
第1I/Qベースバンド信号を前記第1I/Q搬送波信号を用いて変調することで高周波変調信号を出力する直交変調器とを備え、
前記補正制御部は、前記直交変調器から出力される前記高周波変調信号を前記受信部側に伝送するか否かを選択する第1スイッチを備え、
前記受信部は、
前記電圧制御発振器で生成される前記搬送波信号から第2I/Q搬送波信号を生成する第2位相シフタと、
前記第1スイッチを介して入力される前記高周波変調信号を前記第2I/Q搬送波信号を用いて復調することで第2I/Qベースバンド信号を出力する直交復調器と、
前記第2I/Qベースバンド信号におけるI/Qゲインの差分を調整する受信I/Q振幅調整器と、
前記第2I/Qベースバンド信号に含まれる高調波成分を取り除く低域通過フィルタと、
前記受信I/Q振幅調整器および前記低域通過フィルタを介して得られる第3I/Qベースバンド信号を指定されたゲインで増幅することで第4I/Qベースバンド信号を出力する可変増幅器と、
前記第4I/Qベースバンド信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、
前記アナログ・デジタル変換器の出力に基づいて前記第4I/Qベースバンド信号のパワーを測定する第1パワー測定回路と、
前記第1パワー測定回路の測定結果に基づき前記第4I/Qベースバンド信号のパワーが所定の値となるように前記可変増幅器のゲインを指定するゲイン制御回路と、
前記アナログ・デジタル変換器の出力をフーリエ変換するフーリエ変換回路と、
前記フーリエ変換して得られた特定周波数の周波数成分のパワーを測定する第2パワー測定回路とを有し、
前記送信部は、さらに、前記第1I/Qベースバンド信号として、前記直交復調器の補正用のI/Qベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成回路を備え、
前記補正制御部は、さらに、
前記第1位相シフタの制御によって前記直交変調器の位相誤差を補正し、前記第1I/Qベースバンド信号の加工によって前記直交変調器のI/Qゲイン誤差を補正する送信補正回路部と、
前記送信補正回路部による補正が行われたのち、前記ベースバンド信号生成回路に前記補正用の前記I/Qベースバンド信号を生成させ、前記直交変調器からの前記高周波変調信号を前記第1スイッチを介して前記受信部側に伝送させた状態で、前記第2パワー測定回路での測定結果を参照しながら、前記第2位相シフタの制御を介して前記直交復調器の位相誤差を補正し、前記受信I/Q振幅調整器の制御を介して前記直交復調器のI/Qゲイン誤差を補正する受信補正回路部とを有する無線通信装置。 A transmitter, a receiver, and a correction controller;
The transmitter is
A voltage controlled oscillator for generating a carrier wave signal;
A first phase shifter for generating a first I / Q carrier signal from the carrier signal;
A quadrature modulator that outputs a high-frequency modulation signal by modulating a first I / Q baseband signal using the first I / Q carrier signal;
The correction control unit includes a first switch that selects whether to transmit the high-frequency modulation signal output from the quadrature modulator to the reception unit side,
The receiver is
A second phase shifter for generating a second I / Q carrier signal from the carrier signal generated by the voltage controlled oscillator;
A quadrature demodulator that outputs a second I / Q baseband signal by demodulating the high-frequency modulated signal input through the first switch using the second I / Q carrier signal;
A reception I / Q amplitude adjuster for adjusting a difference in I / Q gain in the second I / Q baseband signal;
A low-pass filter that removes harmonic components contained in the second I / Q baseband signal;
A variable amplifier that outputs a fourth I / Q baseband signal by amplifying a third I / Q baseband signal obtained through the reception I / Q amplitude adjuster and the low-pass filter with a specified gain;
An analog / digital converter for converting the fourth I / Q baseband signal into a digital signal;
A first power measurement circuit for measuring the power of the fourth I / Q baseband signal based on the output of the analog-to-digital converter;
A gain control circuit that specifies the gain of the variable amplifier so that the power of the fourth I / Q baseband signal becomes a predetermined value based on the measurement result of the first power measurement circuit;
A Fourier transform circuit for Fourier transforming the output of the analog-digital converter;
A second power measurement circuit that measures the power of the frequency component of the specific frequency obtained by the Fourier transform,
The transmitter further includes a baseband signal generation circuit that generates an I / Q baseband signal for correction of the quadrature demodulator as the first I / Q baseband signal.
The correction control unit further includes:
A transmission correction circuit for correcting a phase error of the quadrature modulator by controlling the first phase shifter, and correcting an I / Q gain error of the quadrature modulator by processing the first I / Q baseband signal;
After the correction by the transmission correction circuit unit, the baseband signal generation circuit generates the I / Q baseband signal for correction, and the high frequency modulation signal from the quadrature modulator is supplied to the first switch. The phase error of the quadrature demodulator is corrected through the control of the second phase shifter while referring to the measurement result in the second power measurement circuit in a state of being transmitted to the receiver via A radio communication apparatus comprising: a reception correction circuit unit that corrects an I / Q gain error of the quadrature demodulator through control of the reception I / Q amplitude adjuster.
前記送信補正回路部は、
前記第1I/Qベースバンド信号におけるI/Qゲインの差分を調整する送信I/Q振幅調整器と、
前記第1I/Qベースバンド信号に含まれるオフセット成分を調整するオフセット調整器と、
前記直交変調器からの前記高周波変調信号を自乗検波する検波回路と、
前記検波回路の出力を前記受信部の前記可変増幅器に向けて出力する第2スイッチとを有する無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 1, wherein
The transmission correction circuit unit includes:
A transmission I / Q amplitude adjuster for adjusting a difference in I / Q gain in the first I / Q baseband signal;
An offset adjuster for adjusting an offset component included in the first I / Q baseband signal;
A detection circuit that squarely detects the high-frequency modulation signal from the quadrature modulator;
And a second switch that outputs an output of the detection circuit toward the variable amplifier of the reception unit.
前記ベースバンド信号生成回路は、前記補正用のI/Qベースバンド信号の一方としてSin信号を生成し、他方としてCos信号を生成する無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 1 or 2,
The baseband signal generation circuit generates a Sin signal as one of the correction I / Q baseband signals, and generates a Cos signal as the other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012010893A JP2013150238A (en) | 2012-01-23 | 2012-01-23 | Radio communication apparatus |
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JP2012010893A JP2013150238A (en) | 2012-01-23 | 2012-01-23 | Radio communication apparatus |
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JP2013150238A true JP2013150238A (en) | 2013-08-01 |
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ID=49047320
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JP2012010893A Pending JP2013150238A (en) | 2012-01-23 | 2012-01-23 | Radio communication apparatus |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015201791A (en) * | 2014-04-09 | 2015-11-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Calibration device and calibration method |
JP2018088671A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | エヌエックスピー ビー ヴィNxp B.V. | Receiver testing |
CN114785657A (en) * | 2021-01-22 | 2022-07-22 | 东芝泰格有限公司 | Communication apparatus and communication method |
-
2012
- 2012-01-23 JP JP2012010893A patent/JP2013150238A/en active Pending
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