JP2015076778A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、例えば、変調信号を無線信号として出力する送信回路を含む半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, for example, a semiconductor device including a transmission circuit that outputs a modulation signal as a radio signal.
無線通信に用いられる送信回路を含む半導体装置では、キャリア信号と共に出力されてしまう高調波等の不要波の信号強度を低減することが求められる。そこで、特許文献1に不要波を低減する技術が開示されている。
In a semiconductor device including a transmission circuit used for wireless communication, it is required to reduce the signal intensity of unnecessary waves such as harmonics that are output together with a carrier signal. Therefore,
特許文献1では、I信号及びQ信号を変調して変調信号を生成するミキサと、変調信号を増幅するアンプと、の間にノッチフィルタを形成することで、不要波の信号強度を抑制する。
In
発明者らは、送信回路を含む半導体装置の開発に際し、様々な課題を見出した。本願で開示される各実施の形態は、例えば受信装置等に好適な半導体装置を提供する。 The inventors have found various problems in developing a semiconductor device including a transmission circuit. Each embodiment disclosed in the present application provides a semiconductor device suitable for a receiving device or the like, for example.
その他の課題と新規な特徴は、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。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態にかかる半導体装置は、ベースバンド信号の周波数と、ローカル信号の周波数と、を共にオフセットさせて、キャリア信号に対応する高調波成分の周波数をずらす機能を有する。 A semiconductor device according to an embodiment has a function of shifting the frequency of a harmonic component corresponding to a carrier signal by offsetting both the frequency of a baseband signal and the frequency of a local signal.
一実施の形態によれば、例えば送信回路等に好適であって、良質な半導体装置を提供することができる。 According to one embodiment, it is possible to provide a high-quality semiconductor device that is suitable for a transmission circuit or the like, for example.
以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
<発明者らによる事前検討>
実施の形態にかかる半導体装置は、無線通信で用いられる無線信号をベースバンド信号から生成する。近年、無線通信では、ユーザー数や端末数の増加に加えて、伝送速度の高速化が進んでいる。このような状況において、無線通信では、周波数リソースの不足する問題が顕在化している。このような問題に対して、無線通信では、周波数リソースの効率的な利用が求められている。携帯電話、或いは、スマートフォンでは、第3.9世代通信方式としてLTE(Long Term Evolution)方式をはじめとするサービスが開始され、さらに、第4世代のLTE−A(Long Term Evolution - Advanced)方式についてもサービス開始が予定されている。LTEやLTE−Aにおいては、時々刻々と変化するトラフィックに柔軟に対応できるようにリソースブロック(RB:Resource Block)と呼ばれる180kHzの周波数帯域の単位で信号を送信できる。リソースブロックはトラフィック状況に応じて、一度の通信中に変更することが可能であり、このことで無駄な周波数リソースや周波数干渉を回避している。
<Preliminary examination by the inventors>
The semiconductor device according to the embodiment generates a wireless signal used in wireless communication from a baseband signal. In recent years, in wireless communication, in addition to the increase in the number of users and the number of terminals, transmission speed has been increased. Under such circumstances, a problem of insufficient frequency resources has become apparent in wireless communication. In order to solve such a problem, efficient use of frequency resources is required in wireless communication. In mobile phones or smartphones, services such as the LTE (Long Term Evolution) method have been started as the 3.9th generation communication method, and the fourth generation LTE-A (Long Term Evolution-Advanced) method has been started. Service is scheduled to start. In LTE and LTE-A, a signal can be transmitted in a unit of a frequency band of 180 kHz called a resource block (RB) so as to flexibly cope with traffic that changes every moment. The resource block can be changed during a single communication according to the traffic situation, thereby avoiding unnecessary frequency resources and frequency interference.
しかしながら、LTEおよびLTE−Aを代表とする無線通信方式では、無線通信トラフィックが混み合っている場合には、ユーザー毎に割り当てられるリソースブロックが少なくなり、1ユーザーが利用できる周波数帯域が狭められる。そのため、無線通信トラフィックが混雑している場合、C−IM3(3rd Order Counter Intermodulation)が、狭帯域の鋭いスペクトルとして、希望波から比較的離れた周波数で生じる。このC−IM3は、希望波から比較的離れた周波数で発生するため、隣接する他のバンドに不要波として入りこむ場合があり、問題となる。 However, in wireless communication systems represented by LTE and LTE-A, when wireless communication traffic is congested, resource blocks allocated for each user are reduced, and the frequency band that can be used by one user is narrowed. Therefore, when wireless communication traffic is congested, C-IM3 (3rd Order Counter Intermodulation) occurs as a narrow band sharp spectrum at a frequency relatively far from the desired wave. Since this C-IM3 is generated at a frequency relatively distant from the desired wave, there is a case where it enters into another adjacent band as an unnecessary wave, which causes a problem.
具体的な例としては、LTEにおけるバンド1のアップリンクの周波数(1920−1980MHz)を用いる際にPHS(Personal Handy-phone System)で使われる周波数(1884.5−1919.6MHz)内にC−IM3が生じることがある。また、他の例では、バンド13のアップリンクの周波数(777−787MHz)を用いる際にPublic Safety Band(769−775MHz)の中にC−IM3成分が生じることがある。
As a specific example, when using the uplink frequency (1920-1980 MHz) of
上記C−IM3は、近年の低雑音化技術の進展に伴い問題として大きくなってきているものである。近年の無線通信用の高周波ICでは、自装置が使用する帯域の外の雑音を抑圧する低雑音化技術が用いられている。この低雑音化技術では、例えば、極力シンプルなアナログ回路構成で、かつ、アナログ回路内での信号のレベル(S)を上げることで相対的にS/N比を高くする構成が用いられる。具体的には、周波数のアップコンバートやダウンコンバートといった周波数変換に用いられるアナログミキサ部で、ローカル信号として矩形波を用いてミキサをスイッチング動作させることで見かけ上の信号振幅を大きくする方式が用いられることが多い。ローカル信号に矩形波を用いる場合、矩形波の特性上、3次高調波が生じる。この3次高調波によりミキサ部で周波数変換された変調信号成分は不要波となるため、高調波を抑圧する技術が課題となる。 The C-IM3 is becoming a problem as a result of recent progress in noise reduction technology. In recent high-frequency ICs for wireless communication, a noise reduction technique for suppressing noise outside the band used by the device itself is used. In this noise reduction technique, for example, a configuration with a simple analog circuit configuration and a relatively high S / N ratio by increasing the signal level (S) in the analog circuit is used. Specifically, an analog mixer unit used for frequency conversion such as frequency up-conversion and down-conversion uses a method of increasing the apparent signal amplitude by switching the mixer using a rectangular wave as a local signal. There are many cases. When a rectangular wave is used for the local signal, a third harmonic is generated due to the characteristic of the rectangular wave. Since the modulation signal component frequency-converted by the third harmonic by the mixer becomes an unnecessary wave, a technique for suppressing the harmonic becomes a problem.
この課題に対して特許文献1では、ミキサ出力にインダクタとキャパシタを配置することでノッチフィルタを形成し、ローカル信号の3次高調波にともなう不要波を抑圧している。
With respect to this problem, in
また、C−IM3が大きくなる主な原因は、矩形波となるローカル信号の3次高調波成分が、ミキサ後段に接続されるパワーアンプなどで生じる3次歪み成分により増幅されることにより生じることが分かっている。一方、パワーアンプの消費電力を増加させて、パワーアンプの線形特性を改善することで、パワーアンプにおける3次歪みが低減することがわかっている。そのため、パワーアンプの消費電力を増加させることでC−IM3の低減を実現する方法もあるが、この場合、半導体装置の消費電力が増加するため問題である。 The main cause of the increase in C-IM3 is that the third harmonic component of the local signal that is a rectangular wave is amplified by the third distortion component generated by a power amplifier or the like connected to the subsequent stage of the mixer. I know. On the other hand, it is known that the third order distortion in the power amplifier is reduced by increasing the power consumption of the power amplifier and improving the linear characteristics of the power amplifier. Therefore, there is a method for realizing reduction of C-IM3 by increasing the power consumption of the power amplifier. However, in this case, the power consumption of the semiconductor device increases, which is a problem.
<実施の形態1にかかる半導体装置の構成>
実施の形態1にかかる半導体装置1では、ノッチフィルタの追加、或いは、パワーアンプの消費電力の増加等とは異なる手法で、C−IM3の他バンドへの影響を防止する。具体的には、実施の形態1にかかる半導体装置1では、ベースバンド信号の周波数と、ローカル信号の周波数と、を逆方向に同一シフト量だけシフトさせる。これにより、実施の形態1にかかる半導体装置1では、希望波の周波数帯域に対するC−IM3の位置をシフトさせることで、C−IM3が他バンドに与える影響を低減する。実施の形態1にかかる半導体装置1の具体的な構成を以下で詳細に説明する。
<Configuration of Semiconductor Device According to First Embodiment>
In the
図1に実施の形態1にかかる半導体装置1のブロック図を示す。図1に示した半導体装置1のブロック図は、半導体装置の送信回路部分を示すものであり、半導体装置1には図示していない他の回路も含まれる。
FIG. 1 shows a block diagram of a
図1に示すように、実施の形態1にかかる半導体装置1は、デジタル信号処理部10、アナログバックエンド部11、アナログフロントエンド部12、ローカル信号生成部13、周波数制御部14を有する。実施の形態1にかかる半導体装置1は、ベースバンド信号をローカル信号で変調してキャリア信号Soutを出力する。このベースバンド信号には、同相成分となるQ信号と、直交成分となるI信号と、が含まれる。
As illustrated in FIG. 1, the
デジタル信号処理部10は、第1の周波数シフト信号(例えば、周波数シフト信号FS1)に応じて第1のベースバンド信号B1の周波数をシフトさせて、第2のベースバンド信号B2を出力する。図1では、周波数シフト信号FS1により与えられるシフト量をxとした。デジタル信号処理部10は、周波数シフト部20、アンプコンバート回路21、22、ローパスフィルタ23、24、ダウンコンバート回路25、26、加算器27、28を有する。
The digital
アンプコンバート回路21、ローパスフィルタ23及びダウンコンバート回路25は、3つの回路により第1のベースバンド信号B1のうちQ信号SQ0のサンプリング周波数の変換を行い、Q信号SQ1を出力する。また、アンプコンバート回路22、ローパスフィルタ24及びダウンコンバート回路26は、3つの回路により第1のベースバンド信号B1のうちI信号SI0のサンプリング周波数の変換を行い、I信号SI1を出力する。
The
周波数シフト部20は、周波数シフト信号FS1により与えられるシフト量xに基づきQ信号SQ1及びI信号SI1の周波数をシフトさせて、Q信号SQ2及びI信号SI2を出力する。つまり、Q信号SQ1及びI信号SI1の周波数をwとした場合、周波数シフト部20は、Q信号SQ2及びI信号SI2の周波数をw+xとする。この周波数シフト部20の詳細な説明は、後述する。
The
加算器27は、Q信号SQ2のDCオフセットを、DCオフセット補正信号DOCにより示されるオフセット補正係数に応じて補正して後段のアナログバックエンド部11に出力する。加算器28は、I信号SI2のDCオフセットを、DCオフセット補正信号DOCにより示されるオフセット補正係数に応じて補正して後段のアナログバックエンド部11に出力する。加算器27が出力するQ信号及び加算器28が出力するI信号を含む信号が第2のベースバンド信号B2となる。
The
アナログバックエンド部11は、第2のベースバンド信号B2をアナログ信号に変換して、第3のベースバンド信号B2を生成する。アナログバックエンド部11は、デジタルアナログ変換回路31、32、ローパスフィルタ33、34を有する。
The analog back
デジタルアナログ変換回路31は、第2のベースバンド信号B2のうちQ信号をアナログ信号に変換する。ローパスフィルタ33は、デジタルアナログ変換回路31でアナログ信号に変換されたQ信号に対してローパスフィルタ処理を施してQ信号SQ3を出力する。デジタルアナログ変換回路32は、第2のベースバンド信号B2のうちI信号をアナログ信号に変換する。ローパスフィルタ34は、デジタルアナログ変換回路32でアナログ信号に変換されたQ信号に対してローパスフィルタ処理を施してI信号SI3を出力する。このQ信号SQ3及びI信号SI3を含む信号が第3のベースバンド信号B3となる。
The digital-
アナログフロントエンド部12は、第3のベースバンド信号B3をローカル信号fLoで変調して、送信されるキャリア信号Soutを生成する。ここで、ローカル信号fLoには、第1のローカル信号fLo1と第2のローカル信号fLo2が含まれる。第1のローカル信号fLo1と第2のローカル信号fLo2とは、互いに直交関係にある信号である。アナログフロントエンド部12は、パワーアンプ40、ミキサ41、42を有する。
The analog
ミキサ41は、第3のベースバンド信号B3のうちQ信号SQ3をローカル信号fLo1で変調した変調信号を出力する。ミキサ42は、第3のベースバンド信号B3のうちI信号SI3をローカル信号fLo2で変調した変調信号を出力する。パワーアンプ40は、ミキサ41及びミキサ42が出力する変調信号を増幅してキャリア信号Soutを出力する。
The
ローカル信号生成部13は、ローカル信号を生成する。またローカル信号生成部13は、周波数シフト信号FS1とは逆の方向の周波数シフトを指示する第2の周波数シフト信号(例えば、周波数シフト信号FS2)に応じてローカル信号fLoの周波数を基本ローカル周波数からシフトさせる。ローカル信号生成部13は、発振器50及び分周回路51を有する。
The
発振器50は、ローカル信号fLoの元となるクロック信号を出力する。発振器50が出力するクロック信号の周波数は、周波数シフト信号FS2に応じて決定されるが、周波数シフト信号FS2により指示されるシフト量がゼロであるときの周波数を基本の周波数とする。つまり、実施の形態1では、周波数シフト信号FS2により基本周波数を示す値と、シフト量を示す値とが含まれるものとする。分周回路51は、発振器50が出力するクロック信号を分周して、ローカル信号fLo1とローカル信号fLo2とを出力する。
The
ローカル信号fLo1と、ローカル信号fLo2は、位相が直交関係を有する信号である。また、ローカル信号fLo1及びローカル信号fLo2の周波数と、発振器50が出力するクロック信号の周波数とは、分周回路51の分周比に応じた比を有する。つまり、実施の形態1では、ローカル信号fLo1、fLo2のシフト量をx、分周回路51の分周比をNとすると、周波数シフト信号FS2により発振器50に与えられるシフト量は、xNとなる。図1では、周波数シフト信号FS2により指示されるシフト量xは、ローカル信号fLo1、fLo2のシフト量を示すものとして示した。
The local signal fLo1 and the local signal fLo2 are signals having phases that are orthogonal to each other. Further, the frequency of the local signal fLo1 and the local signal fLo2 and the frequency of the clock signal output from the
周波数制御部14は、第1の周波数シフト信号(例えば、周波数シフト信号FS1)及び第2の周波数シフト信号(例えば、周波数シフト信号FS2)を出力する。また、周波数制御部14は、キャリア信号Soutの周波数に応じて周波数シフト信号FS1と周波数シフト信号FS2とにより指示する周波数シフト量xを決定する。具体的には、周波数制御部14は、通信チャネル内のキャリア信号Soutの占有帯域と、通信チャネル内のキャリア信号Soutの配置と、に応じて周波数シフト量xを決定する。なお、周波数制御部14は、例えば、基地局等からキャリア信号Soutの周波数帯域を指定する指示を受信し、当該指示に基づきキャリア信号Soutの周波数帯域を設定する。
The
周波数制御部14は、メモリ52、制御指示回路53を有する。メモリ52には、キャリア信号の周波数と、周波数シフト量と、との関係を定義したシフト量設定テーブルが格納される。制御指示回路53は、外部から与えられるキャリア信号Soutの周波数帯域を指定する信号に応じて、メモリ52にキャリア信号Soutの周波数を指定する周波数指定信号を出力する。メモリ52は、当該周波数指定信号に対応付けられている周波数シフト量を周波数シフト信号FS2の周波数シフト量成分及び周波数シフト信号FS1として出力する。
The
続いて、周波数シフト部20の詳細について説明する。図2に実施の形態1にかかる周波数シフト部20のブロック図を示す。図20に示すように、周波数シフト部20は、(1)式及び(2)式により示される式に基づきQ信号SQ2及びI信号SI2を生成する。周波数シフト部20は、(1)式及び(2)式を実現するための回路構成を有する。
Next, details of the
SI2=cos(xt)*SI1−sin(xt)*SQ1 ・・・ (1) SI2 = cos (xt) * SI1-sin (xt) * SQ1 (1)
SQ2=sin(st)*SI1+cos(xt)*SQ1 ・・・ (2) SQ2 = sin (st) * SI1 + cos (xt) * SQ1 (2)
周波数シフト部20は、乗算器60、61、66、68、符号反転回路62、63、セレクタ64、65、加算器67、69、正弦波テーブル70、71を有する。正弦波テーブル70は、例えば、メモリであって、周波数シフト信号FS1により指示されるシフト量xに応じて正弦波を生成するためのテーブル情報が格納される。余弦波テーブル71は、例えば、メモリであって、周波数シフト信号FS2により指示されるシフト量xに応じて余弦波を生成するためのテーブル情報が格納される。
The
乗算器60は、Q信号SQ1に正弦波テーブル70から出力される値(例えば、sin(xt))とを乗算した値を出力する。符号反転回路62は、乗算器60から出力された値の符号を反転して出力する。セレクタ64は、周波数シフト信号FS1として与えられる周波数シフト量xの符号成分を示す符号値sigに応じて、乗算器60の出力値と、符号反転回路62の出力値とのいずれか一方を選択して出力する。具体的には、セレクタ64は、符号値sigが正であれば“L”側に入力される符号反転回路62の出力値を選択して出力する。一方、セレクタ64は、符号値sigが負であれば“H”側に入力される乗算器60の出力値を選択して出力する。
The
乗算器66は、I信号SI1に、余弦波テーブル71から出力される値(例えば、cos(xt))を乗算した値を出力する。加算器67は、乗算器66の出力値と、セレクタ64の出力値とを加算した値をI信号SI2として出力する。つまり、加算器67が出力する値は、(1)式で示した値となる。
The
乗算器61は、I信号SI1に正弦波テーブル70から出力される値(例えば、sin(xt))とを乗算した値を出力する。符号反転回路63は、乗算器61から出力された値の符号を反転して出力する。セレクタ65は、周波数シフト信号FS1として与えられる周波数シフト量xの符号成分を示す符号値sigに応じて、乗算器61の出力値と、符号反転回路63の出力値とのいずれか一方を選択して出力する。具体的には、セレクタ65は、符号値sigが正であれば“L”側に入力される乗算器61の出力値を選択して出力する。一方、セレクタ65は、符号値sigが負であれば“H”側に入力される符号反転回路62の出力値を選択して出力する。
The
乗算器68は、Q信号SQ1に、余弦波テーブル71から出力される値(例えば、cos(xt))を乗算した値を出力する。加算器69は、乗算器68の出力値と、セレクタ65の出力値とを加算した値をQ信号SQ2として出力する。つまり、加算器69が出力する値は、(2)式で示した値となる。
The
続いて、実施の形態1にかかる半導体装置1の動作について説明する。そこで、まず、図3に実施の形態1にかかる半導体装置1において周波数シフトを行わない場合の通信スペクトルを示す図を示す。
Next, the operation of the
図3に示す例は、通信チャネルとしてバンド13(バンド周波数帯域=777MHz〜787MHz)を利用した通信を行う例である。この場合、バンド13の2MHz下に周波数帯域を769MHz〜775MHzとする緊急無線チャネルが規定される。緊急無線チャネルは、Public Safety Band(PSバンド)とも呼ばれる。
The example shown in FIG. 3 is an example in which communication using the band 13 (band frequency band = 777 MHz to 787 MHz) as a communication channel is performed. In this case, an emergency radio channel having a frequency band of 769 MHz to 775 MHz is defined under 2 MHz of the
そして、図3に示す例では、通信チャネルとして利用している周波数帯域(以下単にバンド周波数帯域と称す)の端に近い周波数帯域のリソースブロックがユーザーに割り当てられる。図3では、ユーザーに割り当てられた周波数帯域を希望波として示した。この場合、周波数シフトを行わない場合、ローカル信号fLoの周波数は、バンド周波数帯域の中心周波数である782MHzである。そのため、ローカル信号fLoよりも低く、かる、ローカル信号fLoと希望波の中心周波数との周波数差の3倍の周波数差を有する周波数帯域にC−IM3が発生する。このとき、C−IM3が発生する周波数帯域は、PSバンド周波数帯域内にとなってしまい、問題である。
In the example shown in FIG. 3, resource blocks in a frequency band near the end of a frequency band (hereinafter simply referred to as a band frequency band) used as a communication channel are allocated to the user. In FIG. 3, the frequency band assigned to the user is shown as a desired wave. In this case, when the frequency shift is not performed, the frequency of the local signal fLo is 782 MHz, which is the center frequency of the band frequency band. Therefore, C-IM3 is generated in a frequency band that is lower than the local signal fLo and has a frequency difference that is three times the frequency difference between the local signal fLo and the center frequency of the desired wave. At this time, the frequency band in which the C-
一方、実施の形態1にかかる半導体装置1では、周波数シフト信号FS1、FS2により、第1のベースバンド信号B1及びローカル信号fLoの周波数をシフトさせることで、C−IM3が発生する周波数帯域をシフトさせる。そこで、図4に実施の形態1にかかる半導体装置1において周波数シフトを行った場合の通信スペクトルを示す図を示す。
On the other hand, in the
図4に示す例は、図3に示したバンド周波数帯域と同じ周波数帯域で、同じ周波数帯域の希望波を用いるものである。図4に示すように、実施の形態1にかかる半導体装置1では、周波数シフト信号FS2により、ローカル信号fLoの周波数の周波数シフト量を+xとし、第1のベースバンド信号B3の周波数の周波数シフト量を−xとする。これにより、実施の形態1にかかる半導体装置1が出力する信号は、ローカル信号fLoの周波数を上側にシフトしながら、キャリア信号(例えば、希望波)の周波数をローカル信号fLoのシフト前と同じ周波数帯域に維持する。
The example shown in FIG. 4 uses the desired wave in the same frequency band as the band frequency band shown in FIG. As shown in FIG. 4, in the
そして、このような周波数シフトを行うことで、実施の形態1にかかる半導体装置1では、ローカル信号fLoと希望波との周波数差を小さくし、C−IM3が発生する周波数帯域をPSバンド周波数帯域とバンド周波数帯域との間に設定することができる。具体的な数値として、例えば、ローカル信号fLoを2MHz上側にシフトすると、C−IM3が発生する周波数帯域は8MHz上側にシフトする。
Then, by performing such frequency shift, in the
なお、図3、及び、図4では、キャリアリークとIQイメージ信号も図中に示した。キャリアリークは、ローカル信号fLoと同じ周波数帯域に生じるノイズである。IQイメージ信号は、ローカル信号fLoとの周波数差が希望波と同じ周波数帯であって、ローカル信号fLoを挟んで反対側の周波数帯域に発生する信号である。 3 and 4, the carrier leak and the IQ image signal are also shown in the drawing. Carrier leak is noise generated in the same frequency band as the local signal fLo. The IQ image signal is a signal generated in the frequency band on the opposite side across the local signal fLo, in which the frequency difference with the local signal fLo is the same frequency band as the desired wave.
上記説明より、実施の形態1にかかる半導体装置1は、第1のベースバンド信号B1とローカル信号fLoとの周波数を逆方向に同じシフト量だけシフトさせることができる。そして、実施の形態1にかかる半導体装置1は、当該周波数シフト機能を利用してキャリア周波数の帯域を維持しながら、C−IM3の周波数帯域をシフトさせることができる。これにより、実施の形態1にかかる半導体装置1は、キャリア信号がバンド周波数帯域の端にあり、C−IM3が他のバンドの周波数帯域への妨害波となってしまうような場合に、C−IM3の周波数帯域を他のバンドの周波数帯域外にずらし、自装置が出力したキャリア信号により妨害波が出力されることを防ぐことができる。
From the above description, the
また、実施の形態1にかかる半導体装置1は、C−IM3の周波数帯域をシフトさせることで、他のバンド周波数帯域への妨害波を防止できるため、例えば、特許文献1のようなノッチフィルタを設ける必要がない。つまり、実施の形態1にかかる半導体装置1は、回路面積を増加させることなく不要波による他バンドのへの影響を防止することができる。
In addition, since the
また、実施の形態1にかかる半導体装置1は、第1のベースバンド信号B1及びローカル信号の周波数をシフトさせることで、C−IM3の周波数帯域をシフトする。そのため、例えば、パワーアンプの消費電力を高く設定して、パワーアンプの3次歪みを低減する等の措置を講ずることなく、他のバンド周波数帯域にC−IM3が及ぼす影響を低減することができる。つまり、実施の形態1にかかる半導体装置1は、消費電力を増加させることなく、自装置が出力するキャリア信号に起因して発生するC−IM3が他のバンドに影響を与えることを防止することができる。
Further, the
実施の形態2
実施の形態2では、実施の形態1にかかる半導体装置1の別の形態について説明する。実施の形態2にかかる半導体装置2のブロック図を図5に示す。なお、実施の形態2の説明において、実施の形態1で説明した構成要素と同じ構成要素については、実施の形態1と同じ符号を付して説明を省略する。
In the second embodiment, another form of the
図5に示すように、実施の形態2にかかる半導体装置2は、実施の形態1のデジタル信号処理部10に代えて、デジタル信号処理部10aを有する。デジタル信号処理部10aは、デジタル信号処理部10に第1の補正回路(例えば、IQイメージ補正部29)を追加したものである。
As illustrated in FIG. 5, the
IQイメージ補正部29は、第1のベースバンド信号B1に含まれる同相成分信号(例えば、Q信号)と直交成分信号(例えば、I信号)との間の位相誤差及び振幅誤差を第1の補正係数(例えば、IQイメージ補正信号IQCに含まれる補正係数)に応じて補正する。なお、実施の形態2にかかる半導体装置2では、IQイメージ補正信号IQCには、振幅補正係数と位相補正係数の2つの補正係数が含まれているものとする。また、実施の形態2では、振幅補正係数と位相補正係数は、測定等で計測された誤差に基づき予め決定されているものとする。
The IQ
IQイメージ信号は、Q信号とI信号との間の位相差及び振幅差に起因して発生するものである。そこで、実施の形態2にかかる半導体装置2では、このQ信号とI信号との間の位相差及び振幅差を小さくするように補正を行うことで、IQイメージ信号の信号強度を小さく抑制する。
The IQ image signal is generated due to a phase difference and an amplitude difference between the Q signal and the I signal. Therefore, in the
そこで、このIQイメージ補正部29の詳細について説明する。図6に実施の形態2にかかるIQイメージ補正部29のブロック図を示す。図6に示すように、IQイメージ補正部29は、振幅補正部81及び位相補正部82を有する。なお、IQイメージ補正部29が補正する振幅及び位相は、半導体装置2においてQ信号及びI信号が伝達する経路全体で生じる誤差を補正するものであり、IQイメージ補正部29が出力するQ信号及びI信号の振幅及び位相の誤差は必ずしも、IQイメージ補正部29に入力されるQ信号及びI信号よりも小さくなっていると言うわけではない。
Therefore, details of the IQ
振幅補正部81は、Q信号の振幅レベルをI信号の振幅レベルに合わせるように補正する。より具体的には、振幅補正部81は、乗算器83を有する。そして、乗算器83は、IQイメージ補正信号IQCに含まれる振幅補正係数ACCとQ信号SQ2とを乗算して、Q信号SQ21として出力する。そして、Q信号SQ21に対して後段回路による信号処理を行うことで、ミキサ41、42が出力する信号の振幅が全て揃うことになる。
The
位相補正部82は、I信号の位相とQ信号の位相との関係が直交関係となるように、I信号の位相を操作する。より具体的には、位相補正部82は、乗算器84と加算器85とを有する。そして、乗算器84は、IQイメージ補正信号IQCに含まれる位相補正係数PCCとQ信号SQ2とを乗算した値を出力する。加算器85は、I信号SI2と乗算器84の出力値とを加算して、I信号SI21として出力する。そして、I信号SI21に対して後段回路による信号処理を行うことで、ミキサ41、42が出力する信号の振幅が全て揃うことになる。
The
続いて、実施の形態2にかかる半導体装置2の動作について説明する。そこで、実施の形態2にかかる半導体装置2においてIQイメージ補正を行った場合の通信スペクトルを示す図を図7に示す。
Next, the operation of the
図7に示す例は、例えば、図4に示した通信状態からの希望波の周波数切り替え処理を行ったことにより発生しうる状態を示すものである。例えば、LTEでは、リソースブロックの配置のリソースブロックの数が通信トラフィックの状況に応じて通信中に変化する。図7に示す例は、図4で示した通信状態において、通信トラフィックの状況が変化して、リソースブロックの配置が低周波側に変更された場合を示すものである。このようなリソースブロックの変更が発生した場合において、ローカル信号fLoの周波数が即座に変更できれば問題は発生しない。しかしながら、ローカル信号fLoの周波数の切り替えた際には過渡雑音(Transient Noise)が生じる。そして、この過渡雑音は、発生することが許容されている期間以外は抑制しなければならない。そのため、この過渡雑音の発生を抑制するために、ローカル信号fLoの切替が出来ない場合がある。つまり、図7に示す例は、リソースブロックの周波数切り替えのみが行われ、ローカル信号fLoの周波数が図4に示した周波数から変更出来なかった場合を示すものである。 The example shown in FIG. 7 shows a state that can occur, for example, by performing frequency switching processing of a desired wave from the communication state shown in FIG. For example, in LTE, the number of resource blocks in the resource block arrangement changes during communication according to the state of communication traffic. The example shown in FIG. 7 shows a case where the status of communication traffic is changed and the arrangement of resource blocks is changed to the low frequency side in the communication state shown in FIG. When such a resource block change occurs, no problem occurs if the frequency of the local signal fLo can be changed immediately. However, when the frequency of the local signal fLo is switched, transient noise occurs. This transient noise must be suppressed except during a period in which it is allowed to occur. For this reason, there is a case where the local signal fLo cannot be switched in order to suppress the generation of this transient noise. That is, the example shown in FIG. 7 shows a case where only the frequency switching of the resource block is performed and the frequency of the local signal fLo cannot be changed from the frequency shown in FIG.
このような場合、図7に示すように、ローカル信号fLoを挟んで反対側の周波数帯域に発生するIQイメージ信号は、自装置が利用しているバンド周波数帯域に隣接する他のバンド周波数帯域に発生してしまう。 In such a case, as shown in FIG. 7, the IQ image signal generated in the opposite frequency band across the local signal fLo is transferred to another band frequency band adjacent to the band frequency band used by the own apparatus. Will occur.
しかしながら、実施の形態2にかかる半導体装置2では、IQイメージ補正部29を用いて、IQイメージを補正することで、他バンド周波数帯域に発生したIQイメージ信号の信号強度を抑制することができる。このように、信号強度を抑制することで、自身の通信で発生するIQイメージ信号が、他のバンド周波数帯域を利用する他の通信に与える影響を小さくすることができる。
However, in the
上記説明より、実施の形態2にかかる半導体装置2は、IQイメージ補正部29を有することでキャリア信号Soutとローカル信号fLoとの周波数差を大きくしたことに起因してIQイメージ信号が他のバンド周波数帯域に発生したとしても、IQイメージ信号が他のバンド周波数帯域に与える影響を抑制することができる。
From the above description, the
また、実施の形態2にかかる半導体装置2は、実施の形態1にかかる半導体装置1と同様に、ノッチフィルタの追加や、パワーアンプの電力の増加を行う必要もないため、回路面積の削減及び消費電力の低減を実現することができる。
Further, the
実施の形態3
実施の形態3では、実施の形態1、2の発振器50の別の形態について説明する。そこで、実施の形態3にかかる発振器50のブロック図を図8に示す。図8に示すように、実施の形態3にかかる発振器50は、位相検出器90、ループフィルタ91、電圧制御発振器92、分周回路93を有する。
In the third embodiment, another form of the
位相検出器90は、基準クロックRCLKと分周回路93から出力される帰還クロックとの位相を比較し、2つのクロック信号の位相差に応じた大きさの電圧を出力する。ループフィルタ91は、位相検出器90が出力した電圧に対してフィルタ処理を施して電圧制御発振器92に出力する。また、ループフィルタ91は、フィルタの帯域を可変できる。ループフィルタ91のフィルタの帯域の変更は、例えば、周波数制御部14等の処理部が通信状況に応じて行うものとする。電圧制御発振器92は、ループフィルタ91から出力された電圧値に応じた発振周波数でクロック信号CLKoを出力する。このクロック信号CLKoは、分周回路51により分周されることでローカル信号fLoとなる。また、分周回路93は、クロック信号CLKoを分周して帰還クロックを生成する。分周回路93は、周波数シフト信号FS2により指示される基本周波数及び周波数シフト量xに応じて分周比を切り替える。この分周比と基準クロックRCLKの周波数に基づきクロック信号CLKoの周波数が決定される。
The
ここで、実施の形態1、2では、ローカル信号fLoの発振周波数を切り替える。しかし、発振器50の発振周波数の切り替えには、発振周波数が収束するまでの時間に過渡雑音が発生し、発振周波数が収束するまでの時間が過渡雑音が許容される過渡期間よりも長くなる可能性がある。
Here, in the first and second embodiments, the oscillation frequency of the local signal fLo is switched. However, in switching the oscillation frequency of the
例えば、LTEでは、通信に用いられる単位である1スロットが500μsecであり、スロットとスロットの境界の前後20μsecの期間が過渡期間(TP:Transient Period)として規定される。実施の形態3にかかる半導体装置では、この過渡期間中に発振器50のループフィルタ91のループ帯域を広くして発振器50の発振周波数の収束を早める。
For example, in LTE, one slot, which is a unit used for communication, is 500 μsec, and a period of 20 μsec before and after the boundary between slots is defined as a transient period (TP). In the semiconductor device according to the third embodiment, during the transition period, the loop band of the
そこで、実施の形態3にかかる半導体装置におけるローカル信号の周波数切り替えタイミングを示すタイミングチャートを図9に示す。図9に示すように、LTEでは、スロットの境界の前後20μsecに過渡期間TPが設定される。そして、実施の形態3にかかる半導体装置は、隣接するスロットの境界に位置する2つの過渡期間の和よりも短い期間を周波数切り替え期間Twを設定する。実施の形態3にかかる半導体装置は、周波数切り替え期間Twに発振器50のループゲインを高く設定することで、この周波数切り替え期間Twの時間内に周波数の切り替えを実施することができる。
FIG. 9 shows a timing chart showing local signal frequency switching timing in the semiconductor device according to the third embodiment. As shown in FIG. 9, in LTE, the transition period TP is set to 20 μsec before and after the slot boundary. In the semiconductor device according to the third embodiment, the frequency switching period Tw is set to a period shorter than the sum of two transition periods positioned at the boundary between adjacent slots. The semiconductor device according to the third embodiment can switch the frequency within the frequency switching period Tw by setting the loop gain of the
上記説明より、実施の形態3にかかる半導体装置では、2つのスロットの境界に位置する過渡期間の合計時間よりも短い期間に周波数切り替え期間Twを設定し、周波数切り替え期間Twにおいて発振器50のループフィルタ91のループ帯域を広くする。これにより、実施の形態3にかかる半導体装置は、ローカル信号fLoの周波数切り替えを頻繁に行うことを可能にする。
From the above description, in the semiconductor device according to the third embodiment, the frequency switching period Tw is set to a period shorter than the total time of the transient periods located at the boundary between the two slots, and the loop filter of the
実施の形態4
実施の形態4では、実施の形態2にかかる半導体装置2の別の形態について説明する。そこで、実施の形態4にかかる半導体装置3のブロック図を図10に示す。なお、実施の形態4の説明において、実施の形態1、2で説明した構成要素と同じ構成要素については、実施の形態1、2と同じ符号を付して説明を省略する。
In the fourth embodiment, another form of the
図10に示すように、実施の形態4にかかる半導体装置3は、実施の形態2にかかる半導体装置2に補正係数決定回路100を追加し、アナログフロントエンド部12に代えてアナログフロントエンド部12aを用いたものである。
As shown in FIG. 10, in the
アナログフロントエンド部12aは、アナログフロントエンド部12にノッチフィルタ43を追加したものである。ノッチフィルタ43は、ミキサ41、42と増幅器43との間に設けられ、第2の補正係数(例えば、フィルタ補正係数NOC)に応じて周波数特性が補正される帯域阻止フィルタである。ノッチフィルタ43は、ミキサの出力信号となる差動信号が伝達される差動配線の間に並列に配置されるインダクタンスと容量とを有する。また、ノッチフィルタ43の容量は、例えば、アレイ状に配置された複数の容量を有する。そして、各容量は、トランジスタにより構成され、当該トランジスタの制御端子(例えば、ゲート)に与える電圧により容量の有効と無効とが切り替えられる。ノッチフィルタ43の容量は、このような構成を有することにより、可変容量となる。ノッチフィルタ43は、フィルタ補正信号NOCにより有効になる容量の個数を切り替えることで、周波数特性を可変する。
The analog
近年、複数のバンドに対応した無線機が多く提案されている。そのため、C−IM3をはじめとする不要波の他の帯域への発生が周波数シフト制御を行うだけでは解決できないバンドが生じることが考えられる。他のバンドでのC−IM3の発生が避けられないバンドを用いる際には、C−IM3の抑圧が必要となりミキサ出力以降にフィルタを搭載する等の処置が必要となる。C−IM3は、ミキサ41、42の出力でのローカル周波数fLoの3次高調波を抑圧することで抑圧することが可能である。ミキサ出力の3次高調波を抑圧するフィルタは低雑音の観点から考慮するとインダクタンスと容量で構成するノッチフィルタ43が効果的である。ただし、ノッチフィルタにおけるノッチ周波数は一般的にはサンプルばらつきによる感度が高く、抑圧度の確保が難しくなる可能性がある。これを解決するためには、ノッチフィルタにおけるノッチ周波数の補正を行えば良い。
In recent years, many wireless devices that support a plurality of bands have been proposed. For this reason, it is conceivable that there will be a band that cannot be solved simply by performing frequency shift control on generation of unnecessary waves such as C-IM3 in other bands. When using a band in which generation of C-IM3 in other bands is inevitable, suppression of C-IM3 is necessary, and measures such as mounting a filter after the mixer output are required. The C-
このノッチフィルタのノッチ周波数の補正は、例えば、IQイメージ補正部29に適用するIQイメージ補正信号IQCにより指示する補正係数と共通の処理を用いて算出することができる。そこで、実施の形態4にかかる半導体装置3では、補正係数決定回路100により、DCオフセット補正信号DOC、IQイメージ補正信号IQC及びフィルタ補正信号NOCにより指示する補正係数を自装置内で決定する補正係数決定回路100を用いる。
The correction of the notch frequency of the notch filter can be calculated using, for example, a process common to the correction coefficient indicated by the IQ image correction signal IQC applied to the IQ
図10に示すように、補正係数決定回路100は、アンプ101、ミキサ102、スイッチ103、ローパスフィルタ104、直流防止フィルタ105、アナログデジタル変換回路106、バンドパスフィルタ107、補正係数判定部108を有する。
As illustrated in FIG. 10, the correction
アンプ101は、ミキサ41、42の出力信号を増幅してミキサ102に出力する。また、アンプ101は、低いゲインで信号を増幅するローゲインモードと、高いゲインで信号を増幅するハイゲインモードとを備える。
The
ミキサ102は、補正値決定モードに応じて、ミキサ41、42の出力信号をミキサ102の出力信号で復調した復調信号を出力するか、ミキサ41、42の出力信号をローカル信号fLo1とローカル信号fLo2のいずれか一方で復調した復調信号を出力するか、を切り替える。具体的には、ミキサ102は、DCオフセット補正信号DOCにより指示するDCオフセット補正値を決定する第1の補正値決定モードでは、ミキサ41、42の出力信号をローカル信号fLo1とローカル信号fLo2のいずれか一方で復調した復調信号を出力する。また、ミキサ102は、IQイメージ補正信号IQC及びフィルタ補正信号NOCで指示する補正値を決定する第2の補正値決定モードでは、ミキサ41、42の出力信号をミキサ102の出力信号で復調した復調信号を出力する。なお、この第2の補正値決定モードにおけるミキシング処理を自己ミキシングと称す。
The
補正係数決定回路100は、この自己ミキシングを行うことで、第1のベースバンド信号B1に含まれるQ信号とI信号との間の位相誤差及び振幅誤差を検出して、位相誤差及び振幅誤差に基づき第1の補正係数(例えば、IQイメージ補正信号IQCにより指示され振幅補正係数ACC及び位相補正係数PCC)を決定する。また、補正係数決定回路100は、自己ミキシングを行うことで、キャリア信号に含まれる3次高調波成分を擬似的に再現し、3次高調波成分が抑制される第2の補正係数(例えば、フィルタ補正信号NOCにより指示されるフィルタ補正係数)を決定する。
By performing this self-mixing, the correction
スイッチ103は、ローパスフィルタ104及び直流防止フィルタ105をバイパスする経路の有効と無効とを切り替える。スイッチ103は、第1の補正値決定モードでオン状態なり、ローパスフィルタ104及び直流防止フィルタ105をバイパスする経路を有効にする。スイッチ103は、第2の補正値決定モードではオフ状態となり、ローパスフィルタ104及び直流防止フィルタ105をバイパスする経路を無効にする。
The
ローパスフィルタ104は、ミキサ102の出力信号の高周波ノイズを低減して直流防止フィルタ105に出力する。直流防止フィルタ105は、例えば、コンデンサであって、ローパスフィルタ104の出力信号の直流成分を除去して後段のアナログデジタル変換回路106に伝達する。
The
アナログデジタル変換回路106は、入力される信号のアナログ電圧レベルに応じたデジタル値を出力する。バンドパスフィルタ107は、アナログデジタル変換回路106の出力値に対して所定の帯域以外の帯域の信号成分を減衰させて出力する。
The analog-
補正係数判定部108は、アナログデジタル変換回路106の出力値及びバンドパスフィルタ107の出力値に基づき、デジタル信号処理部10a、アナログバックエンド部11、アナログフロントエンド部12aで発生するDCオフセット、IQイメージ信号、及び、C−IM3の信号レベル或いは信号強度を判定して、最適な補正係数を決定する。また、補正係数判定部108は、決定した補正値を保持して、半導体装置3の通常状態で保持している補正値を各回路ブロックに出力する。
Based on the output value of the analog-to-
続いて、実施の形態4にかかる半導体装置3における補正値決定処理について説明する。まず、図11に実施の形態4にかかる半導体装置3におけるDCオフセットの補正係数の決定処理のフローチャートを図11に示す。
Next, correction value determination processing in the
図11に示すように、DCオフセットの補正係数を決定する際には、半導体装置3は、まず初期化ステップS1を実施する。この初期化ステップS1では、半導体装置3は、回路状態を以下のような状態とする。Q信号SQ0及びI信号QI0を停止する。周波数シフト信号FS1を固定値とする。DCオフセット補正信号DOCを初期値に設定する。振幅補正係数ACC及び位相補正信号PCCを初期値に設定する。フィルタ補正信号NOCにより指示されるフィルタ補正係数(以下、フィルタ補正係数NOCと称す)を初期値に設定する。アンプ101を停止する。ミキサ102にローカル信号fLoを入力する。スイッチ103をオン状態とする。
As shown in FIG. 11, when determining a DC offset correction coefficient, the
この初期化処理により、半導体装置3は、デジタル信号処理ユニット10aのDCオフセット補正部となる加算器27、28以外は信号を出さない状態となる。従って、半導体装置3は、ミキサ41、42の入力でDCだった成分は、ミキサ41、42の出力ではキャリアリーク信号成分のみとなる。この信号が、検出用のミキサ102でもともとアップコンバートされたローカル信号を用いてダウンコンバートされるので、もとのI相またはQ相のDC成分となる。また、I相とQ相のDC成分については、検出用のミキサ102の片側の信号に、ローカル発振ユニットからの正弦波を入力するか余弦波を入力するかでI相とQ相を区別することが可能である。
By this initialization process, the
そして、実施の形態4にかかる半導体装置3は、ステップS2〜S4において、検出用のミキサ102の出力でのDC成分がゼロになるDCオフセット設定値を探索する。より具体的には、ステップS2では、ミキサ102の出力値に基づきDCオフセット量を評価する。ステップS3では、DCオフセット量の最小値が決定したかを判断する。ステップS4では、DCオフセット補正係数DOCを候補として設定されている候補値を用いて更新する。そして、ステップS3において、DCオフセット量の最小値が決定したと判断されると、補正係数判定部108は、最小値となった状態におけるDCオフセット補正係数DOCを、通信開始時に反映する設定値として保持する。
In steps S2 to S4, the
続いて、実施の形態4にかかる半導体装置3におけるIQイメージ補正係数決定処理について説明する。まず、図12に実施の形態4にかかる半導体装置3におけるIQイメージの補正係数の決定処理のフローチャートを示す。
Subsequently, an IQ image correction coefficient determination process in the
図12に示すように、IQイメージ補正係数を決定する際には、半導体装置3は、まず初期化ステップS11を実施する。この初期化ステップS11では、半導体装置3は、回路状態を以下のような状態とする。Q信号SQ0及びI信号QI0を停止する。周波数シフト信号FS1をスイープモードとして、周波数シフト部29に連続波CWを出力させる。DCオフセット補正信号DOCを図11の処理で決定した適用補正係数に設定する。振幅補正係数ACC及び位相補正信号PCCを初期値に設定する。フィルタ補正信号NOCにより指示されるフィルタ補正係数(以下、フィルタ補正係数NOCと称す)を初期値に設定する。アンプ101をローゲインモードで動作させる。ミキサ102へのローカル信号fLoの入力を停止して、アンプ101の出力値を入力する。スイッチ103をオフ状態とする。
As shown in FIG. 12, when determining the IQ image correction coefficient, the
半導体装置3は、上記回路構成により、ミキサ102でミキサ41、42の出力信号がミキサ41、42の出力信号でミキシングされる自己ミキシングが行われる状態となる。このIQイメージ補正は、通信開始前の期間に行われる。IQイメージ補正係数の決定処理では、半導体装置3は、周波数シフト部29の中にある正弦波テーブル70と余弦波テーブル71を用いてミキサ41、42の出力にCW(Continuous Wave)を発生させる。このとき、アナログ回路で歪みが発生しないように信号レベルを低く設定すると不要波の恐れがなく好都合である。また、このとき、アンプ101の電流を増加させておくとアナログ回路での歪みの発生をより抑制することができる。
The
ここで、図13に、IQイメージの補正係数を決定する際にミキサ102に入力される信号のスペクトルを示す図を示す。図13に示すように、IQイメージの補正係数を決定する際には、アンプ101での歪みの発生を抑制するため、アンプ101における歪みの発生が抑制されているため、アンプ101の出力信号にC−IM3或いはIM3の成分が発生せず、ミキサ41、42の出力信号とアンプ101の出力信号とがほぼ同じスペクトルとなる。
FIG. 13 shows a spectrum of a signal input to the
ここで、連続波CWがローカル周波数から1MHzの位置に発生するように、正弦波テーブル70と余弦波テーブル71の設定を行ったとする。この場合、検出用のミキサ102から出力されるダウンコンバート成分としては、以下の成分がある。第1の成分は、ミキサ41、42から出力される連続波CWとアンプ101から出力される連続波CWの乗算により生じるDC成分である。第2の成分は、ミキサ41、42から出力される連続波CWとアンプ101から出力されるイメージIQ、若しくは、ミキサ41、42から出力されるイメージIQとアンプ101から出力される連続波CWの乗算により生じる2MHzの信号成分である。第3の成分は、ミキサ41、42が出力する連続波CWと、アンプ101が出力する連続波と、ミキサ41、42から出力される信号のキャリアリークCLと、アンプ101から出力される信号のキャリアリークCLにより生じる1MHzの信号成分である。第4の成分は、ミキサ41、42が出力する信号のイメージIQと、アンプ101が出力する信号のイメージIQと、ミキサ41、42から出力される信号のキャリアリークCLと、アンプ101から出力される信号のキャリアリークCLにより生じる1MHzの信号成分である。検出用のミキサ102の出力に含まれる2MHzの信号成分は、ミキサ41、42から出力される信号のイメージIQと、アンプ101から出力される信号のイメージIQの電力に依存したレベルが出力されるため、アナログデジタル変換回路106の後にバンドパスフィルタ107を通し2MHzのレベルを抽出することで、間接的にミキサ41、42から出力される信号のイメージIQと、アンプ101から出力される信号のイメージIQのレベルを観測できる。IQイメージ補正部29の振幅補正係数ACCと位相補正係数PCCをスイープし、この2MHzのレベルが最も小さくなる設定を探し出すことでIQイメージを自動補正することが可能となる。
Here, it is assumed that the sine wave table 70 and the cosine wave table 71 are set so that the continuous wave CW is generated at a
そこで、実施の形態4にかかる半導体装置3では、上記検出用のミキサ102の出力に含まれる2MHzを抽出するIQイメージの信号強度の評価処理をステップS12で行う。また、半導体装置3は、IQイメージの信号強度の最小値が決定したかをステップS13で判断する。さらに、半導体装置3は、ステップS13でIQイメージの信号強度の最小値が決定するまで、振幅補正係数ACC及び位相補正係数PCCを更新する(ステップS14)。
Therefore, in the
そして、ステップS13において、IQイメージの信号強度の最小値が決定したと判断されると、補正係数判定部108は、最小値となった状態における振幅補正係数ACC及び位相補正係数PCCを、通信開始時に反映する設定値として保持する(ステップS15)。
When it is determined in step S13 that the minimum value of the signal intensity of the IQ image has been determined, the correction
続いて、実施の形態4にかかる半導体装置3におけるフィルタ補正係数決定処理について説明する。まず、図14に実施の形態4にかかる半導体装置3におけるIQイメージの補正係数の決定処理のフローチャートを示す。
Subsequently, a filter correction coefficient determination process in the
図14に示すように、フィルタ補正係数を決定する際には、半導体装置3は、まず初期化ステップS21を実施する。この初期化ステップS21では、半導体装置3は、回路状態を以下のような状態とする。Q信号SQ0及びI信号QI0を停止する。周波数シフト信号FS1をスイープモードとして、周波数シフト部29に連続波CWを出力させる。DCオフセット補正信号DOCを図11の処理で決定した適用補正係数に設定する。振幅補正係数ACC及び位相補正信号PCCを図12の処理で決定した適用補正係数に設定する。フィルタ補正係数NOCを初期値に設定する。アンプ101をハイゲインモードで動作させる。ミキサ102へのローカル信号fLoの入力を停止して、アンプ101の出力値を入力する。スイッチ103をオフ状態とする。
As shown in FIG. 14, when determining the filter correction coefficient, the
半導体装置3は、上記回路構成により、ミキサ102でミキサ41、42の出力信号がミキサ41、42の出力信号でミキシングされる自己ミキシングが行われる状態となる。このフィルタ補正は、通信開始前の期間に行われる。フィルタ補正係数の決定処理では、半導体装置3は、周波数シフト部29の中にある正弦波テーブル70と余弦波テーブル71を用いてミキサ41、42の出力にCW(Continuous Wave)を発生させる。このとき、アナログ回路で歪みが発生するように信号レベルを高く設定すると不要波を擬似的に発生させることができ好都合である。また、このとき、アンプ101の電流を低下させておくとアナログ回路での歪みをより発生させることができる。
The
ここで、図15に、フィルタ補正係数NOCを決定する際にミキサ102に入力される信号のスペクトルを示す図を示す。図15に示すように、フィルタ補正係数NOCを決定する際には、アンプ101で歪みを意図的に発生させるため、アンプ101の出力信号にC−IM3或いはIM3の成分が発生し、ミキサ41、42の出力信号とアンプ101の出力信号との間には、C−IM3及びIM3が存在するか否かの違いが生じる。
FIG. 15 shows a spectrum of a signal input to the
ここで、連続波CWがローカル周波数から0.5MHzの位置に発生するように、正弦波テーブル70と余弦波テーブル71の設定を行ったとする。検出用のミキサ102によるダウンコンバート後の信号のうち、C−IM3に依存した最も大きな信号としては、ミキサ41、42が出力する連続波CWとアンプ101が出力する信号に含まれるC−IM3の乗算で生じる2MHzがある。また、2MHzにダウンコンバートされる別の成分としては、ミキサ41、42の出力信号に含まれるイメージIQとアンプ101の出力信号に含まれるIM3の乗算により生じる成分がある。このイメージIQに起因する成分を少しでも下げるためにはノッチフィルタ補正の前にIQイメージ補正を行い、ミキサ41、42の出力信号に含まれるイメージIQのレベルを下げた状態でノッチフィルタ補正を行うと良い。ミキサ41、42が出力する連続波CWとアンプ101の出力信号に含まれるC−IM3(1007)で生じる2MHzは、IQイメージ補正と共通のパスであるアナログデジタル変換回路106及びバンドパスフィルタ107の処理の後に抽出される。そして、半導体装置3は、ノッチフィルタ43の容量値をスイープし、C−IM3に起因した成分である2MHzのレベルが最小となる設定を探索することで、ノッチフィルタ43を自動補正することが可能である。
Here, it is assumed that the sine wave table 70 and the cosine wave table 71 are set so that the continuous wave CW is generated at a position of 0.5 MHz from the local frequency. Among the signals after down-conversion by the
そこで、実施の形態4にかかる半導体装置3では、上記検出用のミキサ102の出力に含まれる2MHzを抽出するC−IM3の信号強度の評価処理をステップS22で行う。また、半導体装置3は、C−IM3の信号強度の最小値が決定したかをステップS23で判断する。さらに、半導体装置3は、ステップS23でC−IM3の信号強度の最小値が決定するまで、フィルタ補正係数NOCを更新する(ステップS24)。
Therefore, in the
そして、ステップS23において、C−IM3の信号強度の最小値が決定したと判断されると、補正係数判定部108は、最小値となった状態におけるフィルタ補正係数NOCを、通信開始時に反映する設定値として保持する(ステップS25)。
When it is determined in step S23 that the minimum value of the signal intensity of C-IM3 has been determined, the correction
上記説明より、実施の形態4にかかる半導体装置3は、ノッチフィルタ43を有する事で、周波数シフトだけでは対応できない場合であっても、C−IM3の信号強度を抑制して、他バンドへのC−IM3の影響を低減することができる。
From the above description, the
また、実施の形態4にかかる半導体装置3は、補正係数決定回路100を有することで、最適な補正係数を自装置の処理により決定することができる。最適な補正係数は、半導体装置が置かれた状況(例えば、温度等の状況)により変化する。しかし、半導体装置3によれば、補正係数を自ら決定することで、半導体装置の置かれた状況の変化に対応した最適な補正係数を決定することができる。
Further, 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、本発明は既に述べた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において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 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 embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
1〜3 半導体装置
10、10a デジタル信号処理部
11 アナログバックエンド部
12、12a アナログフロントエンド部
13 ローカル信号生成部
14 周波数制御部
20 周波数シフト部
21、21 アンプコンバート回路
23、24 ローパスフィルタ
25、26 ダウンコンバート回路
27、28 加算器
29 IQイメージ補正部
31、32 デジタルアナログ変換回路
33、34 ローパスフィルタ
40 パワーアンプ
41、42 ミキサ
43 ノッチフィルタ
50 発振器
51 分周回路
52 メモリ
53 制御指示回路
60、61、66、68 乗算器
62、62 符号反転回路
64、65 セレクタ
67、69 加算器
70 正弦波テーブル
71 余弦波テーブル
81 振幅補正部
82 位相補正部
83、84 乗算器
85 加算器
90 位相検出器
91 ループフィルタ
92 電圧制御発振器
93 分周回路
100 補正係数決定回路
101 アンプ
102 ミキサ
103 スイッチ
104 ローパスフィルタ
105 直流防止フィルタ
106 アナログデジタル変換回路
107 バンドパスフィルタ
108 補正係数判定部
FS1 周波数シフト信号
FS2 周波数シフト信号
DOC DCオフセット補正信号
IQC IQイメージ補正信号
NOC フィルタ補正信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-3
Claims (7)
前記第2のベースバンド信号をアナログ信号に変換して、第3のベースバンド信号を生成するアナログフロントエンド部と、
前記第3のベースバンド信号をローカル信号で変調して、送信されるキャリア信号を生成するアナログフロントエンド部と、
前記ローカル信号を生成すると共に、前記第1の周波数シフト信号とは逆の方向の周波数シフトを指示する第2の周波数シフト信号に応じて前記ローカル信号の周波数を基本ローカル周波数からシフトさせるローカル信号生成部と、
第1の周波数シフト信号及び第2の周波数シフト信号を出力する周波数制御部と、を有し、
前記周波数制御部は、前記キャリア信号の周波数に応じて前記第1の周波数シフト信号と前記第2の周波数シフト信号とにより指示する周波数シフト量を決定する半導体装置。 A digital signal processor that shifts the frequency of the first baseband signal according to the first frequency shift signal and outputs the second baseband signal;
An analog front-end unit that converts the second baseband signal into an analog signal to generate a third baseband signal;
An analog front-end unit that modulates the third baseband signal with a local signal to generate a carrier signal to be transmitted;
Generating the local signal and generating a local signal that shifts the frequency of the local signal from the basic local frequency in response to a second frequency shift signal that instructs a frequency shift in a direction opposite to the first frequency shift signal And
A frequency controller that outputs the first frequency shift signal and the second frequency shift signal,
The said frequency control part is a semiconductor device which determines the frequency shift amount instruct | indicated by the said 1st frequency shift signal and the said 2nd frequency shift signal according to the frequency of the said carrier signal.
前記第3のベースバンド信号をローカル信号で変調して変調信号を生成するミキサと、
前記変調信号を増幅して前記キャリア信号を生成する増幅器と、を有し、
前記デジタル信号処理部は、
前記第1のベースバンド信号に含まれる同相成分信号と直交成分信号との間の位相誤差及び振幅誤差を第1の補正係数に応じて補正する第1の補正回路を有し、
前記半導体装置は、
前記変調信号を自己ミキシングすることで前記第1のベースバンド信号に含まれる同相成分信号と直交成分信号との間の位相誤差及び振幅誤差を検出して、前記位相誤差及び前記振幅誤差に基づき前記第1の補正係数を決定する補正係数決定回路を有する請求項1に記載の半導体装置。 The analog front end is
A mixer that modulates the third baseband signal with a local signal to generate a modulated signal;
An amplifier that amplifies the modulated signal to generate the carrier signal,
The digital signal processor is
A first correction circuit that corrects a phase error and an amplitude error between the in-phase component signal and the quadrature component signal included in the first baseband signal according to a first correction coefficient;
The semiconductor device includes:
A phase error and an amplitude error between the in-phase component signal and the quadrature component signal included in the first baseband signal are detected by self-mixing the modulation signal, and the phase error and the amplitude error are used to detect the phase error and the amplitude error. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a correction coefficient determination circuit that determines a first correction coefficient.
前記第3のベースバンド信号をローカル信号で変調して変調信号を生成するミキサと、
前記変調信号を増幅して前記キャリア信号を生成する増幅器と、
前記ミキサと前記増幅器との間に設けられ、第2の補正係数に応じて周波数特性が補正される帯域阻止フィルタと、を有し、
前記半導体装置は、
前記変調信号を自己ミキシングすることで前記キャリア信号に含まれる3次高調波成分を擬似的に再現し、前記3次高調波成分が抑制される前記第2の補正係数を決定する補正係数決定回路を有する請求項1に記載の半導体装置。 The analog front end is
A mixer that modulates the third baseband signal with a local signal to generate a modulated signal;
An amplifier for amplifying the modulated signal to generate the carrier signal;
A band rejection filter provided between the mixer and the amplifier and having a frequency characteristic corrected in accordance with a second correction coefficient,
The semiconductor device includes:
A correction coefficient determination circuit that artificially reproduces the third harmonic component included in the carrier signal by self-mixing the modulation signal and determines the second correction coefficient for suppressing the third harmonic component. The semiconductor device according to claim 1, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013212698A JP2015076778A (en) | 2013-10-10 | 2013-10-10 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019057878A (en) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | Carrier leak compensation method in orthogonal modulator |
-
2013
- 2013-10-10 JP JP2013212698A patent/JP2015076778A/en active Pending
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JP2019057878A (en) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | Carrier leak compensation method in orthogonal modulator |
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