JP3480492B2 - 無線受信器 - Google Patents

無線受信器

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JP3480492B2 JP26877099A JP26877099A JP3480492B2 JP 3480492 B2 JP3480492 B2 JP 3480492B2 JP 26877099 A JP26877099 A JP 26877099A JP 26877099 A JP26877099 A JP 26877099A JP 3480492 B2 JP3480492 B2 JP 3480492B2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
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    • H03D3/007Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by converting the oscillations into two quadrature related signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/16Multiple-frequency-changing
    • H03D7/165Multiple-frequency-changing at least two frequency changers being located in different paths, e.g. in two paths with carriers in quadrature
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    • H03D7/168Multiple-frequency-changing at least two frequency changers being located in different paths, e.g. in two paths with carriers in quadrature using two or more quadrature frequency translation stages using a feedback loop containing mixers or demodulators
    • HELECTRICITY
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/12Neutralising, balancing, or compensation arrangements
    • H04B1/123Neutralising, balancing, or compensation arrangements using adaptive balancing or compensation means

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  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多重モード移動電
話用の特殊な機能を有する無線受信器に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の多くの無線受信器は、従来のヘテ
ロダイン技術に基づいている。従来の技術と技術的な背
景を説明するため、1997年12月、IEEE Communications
Magazine誌上にBehzad Razavi氏により発表された論文
「Recent Advances in RF Integrated Circuits:RF集
積回路の最近の発展」を参照する。この他に、Heck氏の
米国特許US4653117号に、これに関連する従来の技術が
開示されている。
【0003】これらの従来のヘテロダイン受信器は、固
定のIF(intermediate Frequency:中間周波数)を用
いており、必要な信号だけを通過させ、多数の不要な信
号を除去する狭帯域IFフィルタを実装している。狭帯
域IFフィルタで除去されない多数の不要な信号は、後
段の受信器(復調器)の信号を圧縮あるいは飽和させ、
受信器の感度を低下させる。IFフィルタは通常SAW(Su
rface Acoustic Wave:弾性表面波)デバイスであるの
で、半導体中に実装することはできない。
【0004】なお、以下において、次のような略称と用
語を用いる。
【0005】 GSM(GlobalSystemfo
rMobileCommunications、以前
は、GroupSpecialMobile:移動通信
用グローバルシステム) SAW(SurfaceAcousticWave:弾
性表面波) LNA(LowNoiseAmplifier:低雑音
増幅器) ASIC(ApplicationSpecificI
ntegratedCircuit:特定用途向け集積
回路) IF(IntermediateFrequency:
中間周波数) RF(RadioFrequency:無線周波数) MULTI−MODE:ここで説明するものは、異なる
多重アクセス方法ではなく、複数の異なるデータ帯域幅
を収容する機能である。しかし、受信器は特定の多重ア
クセス方法に限定されない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】異なる無線規格のネッ
トワークで動作させるために設計された受信器は、一般
にデータの帯域幅が異なるので、IFフィルタの帯域幅
を変更して、異なる帯域幅での動作に適合させなければ
ならない。既存の構成で、多重モード無線に必要なIF
フィルタの帯域幅を変更すると、複数のSAWフィルタ
が必要となる問題があった。
【0007】本発明の目的は、中間周波数の帯域幅が広
く、IFフィルタ実装の必要性をなくす多重モード機能
を装備し、完全にASIC化できるヘテロダイン受信器
を提供することである。
【0008】本発明のさらなる目的は、多重モードホモ
ダイン無線受信器を提供することである。
【0009】本発明から得られるさらなる利点として
は、周波数計画の柔軟性、SAWフィルタに付随する通
過帯域群遅延リプルの低減、SAWフィルタの除去によ
るコスト低減があげられる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の無線受信器は、
中間周波数帯域が広いヘテロダイン型の無線受信器であ
って、入力された信号から前記無線受信器の出力となる
信号を生成するダウンコンバージョンミキサと、前記ダ
ウンコンバージョンミキサが生成した信号のうちの前記
ヘテロダイン無線受信器の出力として不要な信号を選択
するハイパスフィルタと、前記ダウンコンバージョンミ
キサが生成した信号のうちの前記ヘテロダイン無線受信
器の出力として必要な信号を選択するローパスフィルタ
と、前記ハイパスフィルタにより選択された前記ヘテロ
ダイン無線受信器の出力として不要な信号を中間周波数
にアップコンバートするアップコンバージョンミキサ
と、前記アップコンバージョンミキサ出力を遷移してそ
の位相を反転させる移相器と、を具備し、前記移相器出
力は、前記ダウンコンバージョンミキサの入力へ供給さ
れることを特徴とする。
【0011】この場合、前記移相器出力は、前記ダウン
コンバージョンミキサの広帯域中間周波数入力に供給さ
れることとしてもよい。
【0012】また、前記移相器出力を入力し、前記ダウ
ンコンバージョンミキサの広帯域中間周波数入力に供給
する加算回路を有することとしてもよい。
【0013】また、前記移相器出力は、前記ダウンコン
バージョンミキサの局部発振器入力に供給されることと
してもよい。
【0014】また、局部発振器と、前記局部発振器出力
と前記移相器出力を入力してこれらを加算し、前記ダウ
ンコンバージョンミキサの局部発振器入力に供給する加
算器と、を有することとしてもよい。
【0015】また、前記局部発振器の出力は、アップコ
ンバージョンミキサの局部発振器入力に供給されること
によりアップコンバージョンミキサを通って前記加算器
に入力されることとしてもよい。
【0016】 本発明の他の形態による無線受信器は、
ホモダイン型の無線受信器であって、入力された信号か
ら前記無線受信器の出力となる信号を生成するダウンコ
ンバージョンミキサと、前記ダウンコンバージョンミキ
サが生成した信号のうちの前記ホモダイン無線受信器の
出力として不要な信号を選択するハイパスフィルタと、
前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
の前記ホモダイン無線受信器の出力として必要な信号を
選択するローパスフィルタと、前記ハイパスフィルタに
より選択された前記ホモダイン無線受信器の出力として
不要な信号を無線周波数で再構成するアップコンバージ
ョンミキサと、前記アップコンバージョンミキサ出力を
遷移してその位相を反転させる移相器と、を具備し、前
記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの入
力へ供給されることを特徴とする。
【0017】 この場合、前記移相器出力は、前記ダウ
ンコンバージョンミキサの無線周波数入力に供給される
こととしてもよい。
【0018】また、前記移相器出力は、前記ダウンコン
バージョンミキサの局部発振器入力に供給されることと
してもよい。
【0019】 また、局部発振器と、前記局部発振器出
力と前記移相器出力を入力してこれらを加算し、前記ダ
ウンコンバージョンミキサの局部発振器入力に供給する
加算器と、を有し、前記局部発振器の出力は、アップコ
ンバージョンミキサの局部発振器入力に供給されること
によりアップコンバージョンミキサを通って前記加算器
に入力されることとしてもよい。
【0020】 上記のいずれの無線受信器においても、
前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタがアクテ
ィブフィルタであるとしてもよい。
【0021】また、前記アクティブフィルタは、MMI
Cフィルタであることとしてもよい。
【0022】また、前記ローパスフィルタとハイパスフ
ィルタの折点周波数が変更可能に構成され、特定の動作
モードの選択に必要な通過帯域を選択することとしても
よい。
【0023】さらに、ASICとして実装されているこ
ととしてもよい。
【0024】上記のように構成される本発明の一実施態
様によると、中間周波数の帯域幅が広いヘテロダイン無
線受信器が提供される。ヘテロダイン無線受信器は、第
2ダウンコンバージョンミキサからの出力をハイパスフ
ィルタを通して不要な信号を除去し、ローパスフィルタ
を通して必要な信号を通過させる。不要な信号はアップ
コンバージョンミキサで中間周波数にアップコンバート
し、位相遷移し、第2ダウンコンバージョンミキサの入
力に位相を反転して加えられる。
【0025】本発明の別の実施態様によると、ホモダイ
ン無線受信器が提供される。ホモダイン無線受信器は、
ダウンコンバージョンミキサからの出力をハイパスフィ
ルタを通して不要な信号を除去し、ローパスフィルタを
通して必要な信号を通過させる。不要な信号はアップコ
ンバージョンミキサで無線周波数にアップコンバート
し、位相遷移し、ダウンコンバージョンミキサの入力に
位相を反転して加えられる。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について図面を参
照して説明する。ここで、同一の構成要素は同一の符号
を付して示す。
【0027】図1は、本発明の第1の実施例のヘテロダ
イン無線受信器の構成を示すブロック図である。
【0028】本実施例には、帯域幅が広いIF受信器を
用いた無線受信器が示されている。本実施例の無線受信
器は、前置フィルタ1、LNA2、第1ダウンコンバー
ジョンミキサ3、第1局部発振器4、加算器5、Iベー
スバンド出力8およびQベースバンド出力9を出力する
第2(最終段)ダウンコンバージョンミキサ6、第2局
部発振器7、ハイパスフィルタ10,11、アップコン
バージョンミキサ12、移相器13、ローパスフィルタ
14,15から構成される。
【0029】本実施例のシステムでは、無線受信器の出
力として必要な全帯域、すなわち、GSMに必要な25
MHzが、入力無線周波数から中間周波数(25MH
z)にミキシングされて変換される。すべての入力レベ
ルはLNA2により増幅され、第1ダウンコンバージョ
ンミキサ3の利得は、復調器が0dBmレベルの干渉を
受けるのに適した値とされている。低電流復調器の代表
的な入力圧縮点のレベルは10dBmであるので、この
ような条件の下では飽和してしまう。
【0030】本実施例は、無線受信器の出力として不要
な信号成分をキャンセルすることによって復調器の復調
特性を線形化するもので、第2ダウンコンバージョンミ
キサ6と加算器5との間でフィードバックループが構成
されている。理解を容易とするために、システムの説明
を第2ダウンコンバージョンミキサ6の出力から始め
る。
【0031】復調器の出力において、第2ダウンコンバ
ージョンミキサ6からの無線受信器の出力として必要な
信号および無線受信器の出力として不要な信号はIベー
スバンド出力8およびQベースバンド出力9の各出力線
に出力される。これらのベースバンド出力は、ハイパス
フィルタ10,11により、無線受信器の出力として不
要な信号が通過し、無線受信器の出力として所望される
信号が除去されるように、低域成分が除去される。
【0032】例えば、GSM受信器において、ハイパス
フィルタ10,11の高域通過折点周波数は100KH
zとすることができる。ハイパスフィルタ10,11か
らの出力は、アップコンバージョンミキサ12(直交変
調器)の入力I,Qベースバンド出力8,9に接続され
ている。
【0033】第2ダウンコンバージョンミキサ6で用い
られている第2局部発振器7は、アップコンバージョン
ミキサ12の局部発振器入力ポートに接続されている。
第2局部発振器7の出力は、アップコンバージョンミキ
サ12の出力が無線受信器の出力として不要な信号成分
の中間周波数となるように、アップコンバージョンミキ
サ12に接続されている。アップコンバージョンミキサ
12の出力は移相器13に接続されており、移相器13
の位相は、フィードバックする信号の全位相遷移が18
0°になるように設定されている。
【0034】加算器5への不要な信号成分の2つの入
力、広帯域中間周波数に含まれる不要な信号、フィード
バックされ再構成された不要な信号は、キャンセルする
ために位相が完全に反転している。しかしながら、フィ
ードバックして正確に180°の位相変化とすることは
本発明には必要ない。移相器13の出力は、出力の絶縁
率が高い(30dB程度)加算器5に接続されている。
無線受信器の出力として不要な信号成分をキャンセルす
ることは加算器5により行われる。
【0035】第2ダウンコンバージョンミキサ6への不
要な信号成分レベルを低減すると、この第2ダウンコン
バージョンミキサ6の線形性が効果的に改善される。ダ
ウンコンバージョンミキサ6からの出力は、ローパスフ
ィルタ14,15へのI,Qベースバンド出力8,9に
通され、次に、例えば、1992年、Raymond Steele(Ed.)
のJohn Willy & Sonsにより出版された「Mobile Radio
Communications:移動無線通信」に記載されている通常
の処理段に渡される。ローパスフィルタ14,15およ
びハイパスフィルタ10,11はアクティブフィルタで
あり、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circui
t)フィルタとして構成されている。これに関する説明
は、Manfred J.SchindlerとYusuke Tajimaにより1989年
の12月発行、第37巻、第12号の 「IEEE Transactions o
n Microwave Theory and Techniques」に記載されてい
る。
【0036】この受信器は、ローパスフィルタ14,1
5およびハイパスフィルタ10,11の折点周波数を変
更するように設定できる。これにより、特定の動作モー
ドに必要な通過帯域を選択できる。
【0037】次に、本発明の第2の実施例を説明する。
【0038】図2は、本発明の第2の実施例のブロック
ダイアグラムを示す図である。
【0039】図2を参照すると、受信器のブロックダイ
アグラムには、本発明を半導体プロセスにより簡単に実
現できる受信器の別の例が示されている。図2に示され
た受信器の動作原理は、図1に示した受信器のそれと同
じである。フィードバックによる不要な信号のキャンセ
ルは依然行うが、図2に示した受信器では、この入力時
点ではなく、第2ダウンコンバージョンミキサ6内でキ
ャンセルされる。
【0040】ここで、不要な信号と必要な信号の両方が
生成される第2ダウンコンバージョンミキサ6の出力を
考えてみると、第2ダウンコンバージョンキサ6からの
I,Qラインの出力に接続されているハイパスフィルタ
10,11は、不要な信号をアップコンバージョンミキ
サ12に入力する。第2局部発振器局部発振器7の出力
はアップコンバージョンミキサ12への入力として供給
され、局部発振器7からの出力も加算器5を通して第2
ダウンコンバージョンミキサ6に供給される。不要な信
号は、アップコンバージョンミキサ12で元の中間周波
数に再構成される。アップコンバージョンミキサ12の
これらの不要な信号は、位相遷移量が一定の移相器13
で、フィードバックした全位相遷移が180°に等しく
なるように、位相遷移される。
【0041】移相器13の出力は局部発振器7の出力と
加算され、ダウンコンバージョンミキサ6の局部発振器
出力への入力として「局部発振器信号+不要な信号」が
生成される。不要な信号は、多大の干渉を及ぼす方法に
より復調器内でキャンセルされる。これにより、ダウン
コンバージョンキサ6の特性を効果的に線形化する。図
2に示した受信器の構成における加算器5は、図1に示
した実施例を構成するものよりも低い電力レベルで動作
するので、半導体プロセスで作製することができ、より
容易に実現される。
【0042】続いて、本発明の第3および第4の実施例
を説明する。
【0043】図3は、本発明の第3の実施例のホモダイ
ン無線受信器のブロック図であり、図4は、本実施例の
第4の実施例のホモダイン無線受信器のブロックダイア
グラムである。
【0044】図3および図4に示した受信器は、ホモダ
イン型の無線受信器であり、入力無線周波数は、単一の
ダウンコンバージョンミキサ6’によりベースバンドに
直接変換される。出力周波数が無線周波数となる単一の
局部発振器7’が用いられる。ホモダイン無線受信器用
のアップコンバージョンミキサ12は、ハイパスフィル
タ10からの不要なベースバンド信号を無線周波数で再
構成する。
【0045】最終段(単一の)ダウンコンバージョンミ
キサ6’からの出力から、ハイパスフィルタ10、アッ
プコンバージョンミキサ12、移相器13、および加算
器5を通り、ダウンコンバージョンミキサ6’への入力
までで形成されるループは、上述したように、ヘテロダ
イン受信器用のものである。図3に示した受信器では、
アップコンバートされた不要な信号は、ダウンコンバー
ジョンミキサ6’の無線周波数入力に位相を反転して加
えられる。
【0046】図4に示したダウンコンバージョンミキサ
では、無線周波数でアップコンバートされた不要な信号
は、ダウンコンバージョンミキサ6’の局部発振器の入
力へ位相を反転して加えられる前に、局部発振器の出力
に結合される。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような顕著な効果を奏する。
【0048】(1)特定の動作モードに必要な通過帯域
を選択できる。
【0049】(2)加算器はより低い電力レベルで動作
するので、半導体プロセスでより容易に実現できる。
【0050】(3)ハイパスフィルタからの不要なベー
スバンド信号を無線周波数で再構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のヘテロダイン無線受信
器のブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施例のヘテロダイン無線受信
器のブロック図である。
【図3】本発明の第3の実施例のホモダイン無線受信器
のブロック図である。
【図4】本発明の第4の実施例のホモダイン無線受信器
のブロック図である。
【符号の説明】
1 前置フィルタ 2 GSM LNA(Low Noise Filter:低雑音フィル
タ) 3 第1ダウンコンバージョンミキサ 4 第1局部発振器 5 加算器 6 第2ダウンコンバージョンミキサ 6’ ダウンコンバージョンミキサ 7 第2局部発振器 7’ 局部発振器 8,9 ベースバンド出力 10,11 HPF(High Pass Filter::ハイパスフ
ィルタ) 12 アップコンバージョンミキサ(直交変調器) 13 移相器 14,15 LPF(Low Pass Filter:ローパスフィ
ルタ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルパート ジェームス ウオルドロン イギリス国、バークシャー アールジー 2 0ティーディー、 レディング、 インペリアル ウェイ、 インペリウ ム、 レベル3、エヌ・イー・シー・テ クノロジーズ・ユーケー・リミテッド内 (56)参考文献 特開 平8−88577(JP,A) 特開 昭61−148923(JP,A) 特開 昭61−150416(JP,A) 特開 昭64−72625(JP,A) 特開 昭59−186431(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 1/26 H04B 1/30 H04B 15/06

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中間周波数帯域が広いヘテロダイン型の
    無線受信器であって、 入力された信号から前記無線受信器の出力となる信号を
    生成するダウンコンバージョンミキサと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
    の前記ヘテロダイン無線受信器の出力として不要な信号
    を選択するハイパスフィルタと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
    の前記ヘテロダイン無線受信器の出力として必要な信号
    を選択するローパスフィルタと、 前記ハイパスフィルタにより選択された前記ヘテロダイ
    ン無線受信器の出力として不要な信号を中間周波数にア
    ップコンバートするアップコンバージョンミキサと、 前記アップコンバージョンミキサ出力を遷移してその位
    相を反転させる移相器と、を具備し、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
    入力へ供給されることを特徴とする無線受信器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
    広帯域中間周波数入力に供給されることを特徴とする無
    線受信器。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の無線受信器において、 前記移相器出力を入力し、前記ダウンコンバージョンミ
    キサの広帯域中間周波数入力に供給する加算回路を有す
    ることを特徴とする無線受信器。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
    局部発振器入力に供給されることを特徴とする無線受信
    器。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の無線受信器において、 局部発振器と、 前記局部発振器出力と前記移相器出力を入力してこれら
    を加算し、前記ダウンコンバージョンミキサの局部発振
    器入力に供給する加算器と、を有することを特徴とする
    無線受信器
  6. 【請求項6】 請求項5項記載の無線受信器において、 前記局部発振器の出力は、アップコンバージョンミキサ
    の局部発振器入力に供給されることによりアップコンバ
    ージョンミキサを通って前記加算器に入力されることを
    特徴とする無線受信器。
  7. 【請求項7】 ホモダイン型の無線受信器であって、 入力された信号から前記無線受信器の出力となる信号を
    生成するダウンコンバージョンミキサと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
    の前記ホモダイン無線受信器の出力として不要な信号を
    選択するハイパスフィルタと、 前記ダウンコンバージョンミキサが生成した信号のうち
    の前記ホモダイン無線受信器の出力として必要な信号を
    選択するローパスフィルタと、 前記ハイパスフィルタにより選択された前記ホモダイン
    無線受信器の出力として不要な信号を無線周波数で再構
    するアップコンバージョンミキサと、 前記アップコンバージョンミキサ出力を遷移してその位
    相を反転させる移相器と、を具備し、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
    入力へ供給されることを特徴とする無線受信器。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
    無線周波数入力に供給されることを特徴とする無線受信
    器。
  9. 【請求項9】 請求項7記載の無線受信器において、 前記移相器出力は、前記ダウンコンバージョンミキサの
    局部発振器入力に供給されることを特徴とする無線受信
    器。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の無線受信器において、局部発振器と、 前記局部発振器出力と前記移相器出力を入力してこれら
    を加算し、前記ダウンコンバージョンミキサの局部発振
    器入力に供給する加算器と、を有し、 前記局部発振器の出力は、アップコンバージョンミキサ
    の局部発振器入力に供給されることによりアップコンバ
    ージョンミキサを通って前記加算器に入力されることを
    特徴とする無線受信器。
  11. 【請求項11】 請求項1ないし請求項10のいずれか
    1項に記載の無線受信器において、 前記ハイパスフィルタおよびローパスフィルタがアクテ
    ィブフィルタであることを特徴とする無線受信器。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の無線受信器におい
    て、 前記アクティブフィルタは、MMICフィルタであるこ
    とを特徴とする無線受信器。
  13. 【請求項13】 請求項1ないし請求項12のいずれか
    1項に記載の無線受信器において、 前記ローパスフィルタとハイパスフィルタのカットオフ
    周波数が変更可能に構成され、特定の動作モードの選択
    に必要な通過帯域を選択することを特徴とする無線受信
    器。
  14. 【請求項14】 請求項1から13のいずれか1項に記
    載の前記無線受信器において、 ASICとして実装されていることを特徴とする無線受
    信器。
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