JP3711117B2 - 無線受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮのような無線通信システムに用いられる無線受信装置に係り、特に所望波と非所望の干渉波を含んだ受信信号から干渉波を除去するためのフィルタを有する無線受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信用無線受信装置の受信信号には、一般に所望波と受信特性の劣化要因となる干渉波が含まれる場合がある。受信信号に干渉波が混入するような無線受信装置の例としては、無線ＬＡＮ（Local Area Network）で使用される無線端末が挙げられる。
【０００３】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定される無線ＬＡＮでは、キャリア変調方式としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing；直交周波数分割多重）が採用されており、基地局である各アクセスポイントに割当てられるチャネルは、周波数軸上で２０ＭＨｚの間隔をもって隣接している。このため、特定のアクセスポイントと通信している無線端末から見ると、所望の受信チャネルの中心周波数から２０ＭＨｚ離れた周波数を中心周波数とする隣接チャネルが使用されている状況となる場合がある。
【０００４】
このように、第１のアクセスポイントと通信している第１の無線端末が使用しているチャネルに隣接するチャネルが、他の第２のアクセスポイントあるいはそれと通信する第２の無線端末によって使用されていた場合、第２のアクセスポイントあるいは第２の無線端末から送信される隣接チャネルの信号が干渉波として第１の無線端末の受信信号に混入し、受信特性の劣化要因となる。
【０００５】
この問題を避けるために、無線ＬＡＮにおける無線端末のような無線受信装置においては、干渉波の存在を前提とし、アナログフィルタやディジタルフィルタを用いて、受信信号に混入する干渉波の信号電力を抑圧している。このような役割を持つフィルタとして、受信信号をディジタル信号にするＡ／Ｄ変換器の後段に配置されるＦＩＲフィルタが挙げられる。ＦＩＲフィルタを用いた無線受信装置は、例えば特開２０００−２６９７８５号公報（特許文献１）その他に種々記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２６９７８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＩＲフィルタは、複数のタップを有するシフトレジスタと各タップの出力タップ係数を乗じるための乗算器及び加算器を含み、その消費電力は無線受信装置の構成要素の中でも比較的大きい。従って、ＦＩＲフィルタのようなフィルタが通信中に常時稼動していることは、低消費電力化の面で好ましくない。
【０００８】
無線ＬＡＮ用の無線端末は、例えばノート型パーソナルコンピュータに装着される無線ＬＡＮカードの形態で提供される。このようなコンピュータは携帯時にはバッテリ駆動で動作するため、低消費電力化の要求は特に強い。
【０００９】
本発明は、受信品質を維持しつつ、干渉波抑圧用のフィルタによる消費電力を低減可能な無線受信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の一つの態様による無線受信装置は、複数チャネルの中から選択された一つの受信チャネルでＲＦ信号を受信してベースバンド信号を出力する受信手段と、前記ベースバンド信号中の干渉波を除去するためのフィルタと、前記ベースバンド信号の電力値を測定する測定手段と、前記複数チャネルのうち所望波が存在する第１のチャネルから該第１のチャネルに周波数軸上で隣接する第２のチャネルに前記受信チャネルが一時的に切り換えられた状態で前記電力値を読み取り、該読み取った電力値を干渉波電力の推定値として出力する推定手段と、前記推定値が閾値以下になったとき前記フィルタの電源をオフにする制御手段とを具備する。
【００１１】
本発明の他の態様に係る無線通信装置は、複数チャネルの中から選択された一つの受信チャネルでＲＦ信号を受信してベースバンド信号を出力する受信手段と、前記ベースバンド信号中の干渉波を除去するためのフィルタと、入力される信号を復調する復調手段と、
前記ベースバンド信号を前記復調手段に対して直接入力させる第１のモードと前記フィルタを介して入力させる第２のモードとを切り替えるためのスイッチ手段と、前記ベースバンド信号の電力値を測定する測定手段と、前記複数チャネルのうち所望波が存在する第１のチャネルから該第１のチャネルに周波数軸上で隣接する第２のチャネルに前記受信チャネルが一時的に切り換えられた状態で前記電力値を読み取り、該読み取った電力値を干渉波電力の推定値として出力する推定手段と、前記推定値が閾値未満のときは前記フィルタの電源をオンにすると共に前記スイッチ手段を前記第２のモードにし、前記推定値が閾値以下になったとき前記フィルタの電源をオフにすると共に、前記スイッチ手段を前記第１のモードにする制御手段とを具備する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置の構成を示す。アンテナ１０によってＲＦ信号が受信され、アンテナ１０から受信信号が出力される。受信信号は、受信回路部１１に入力される。受信回路部１１は、入力される受信信号を所要レベルまで増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２とアナログ信号処理部１３を有する。アナログ信号処理部１３は、入力された受信信号をアナログのベースバンド信号に変換する周波数変換器や、例えば周波数変換に伴って生じる不要波を除去するためのアナログフィルタを含む。
【００１３】
受信回路部１１から出力されるアナログベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によってディジタルベースバンド信号に変換される。ディジタルベースバンド信号はスイッチ１５に入力され、干渉波を除去するためのＦＩＲフィルタ１６への入力とディジタル復調部１７への入力に切り換えられる。
【００１４】
すなわち、Ａ／Ｄ変換器１４からディジタル復調部１７へのディジタルベースバンド信号の伝達パスは、スイッチ１５が図中Ａ側に接続された状態ではＦＩＲフィルタ１６を経由するパス（以下、フィルタ経由パスという）となり、スイッチ１５が図中Ｂ側に接続された状態ではＦＩＲフィルタ１６を経由しないパス（以下、直通パス）というとなる。ここでは干渉波を除去するためにＦＩＲフィルタ１６を用いたが、他のディジタルフィルタを用いることも可能である。
【００１５】
本実施形態の無線受信装置が例えば無線ＬＡＮにおける無線端末である場合、アンテナ１０によって受信されるＲＦ信号には、前述のように所望波のほかに受信特性の劣化要因となる干渉波が混入する場合がある。この干渉波電力の大きさを推定するために、本実施形態では二つの電力測定部１８，１９と干渉波電力推定部２０が設けられる。第１の電力測定部１８ではＡ／Ｄ変換器１４の出力信号の電力値が測定され、第２の電力測定部１９ではＦＩＲフィルタ１６の出力信号の電力値が測定される。すなわち、電力増幅器１８，１９では、それぞれＦＩＲフィルタ１６を通過する前の受信信号と通過した後の受信信号の電力値が測定される。
【００１６】
電力測定部１８，１９によって測定された電力値は、干渉波電力推定部２０に与えられる。干渉波電力推定部２０は、これら二つの電力値から干渉波の電力の大きさ（電力値）を推定し、推定値を制御部２１に与える。制御部２１は、干渉波電力の推定値を判定し、その判定結果に従ってスイッチ１５とＦＩＲフィルタ１６を制御する。
【００１７】
図３に、本実施形態の無線受信装置を適用可能な無線ＬＡＮの概略的な構成を示す。基地局である複数の無線アクセスポイント（ＡＰ）４１，４２と、一つまたは複数の無線端末（ＴＥ）４０が配置されている。無線端末４０は、アクセスポイント４１，４２との間に適宜通信チャネルを形成して通信を行うことが可能である。ここで、無線端末４０に本実施形態の無線受信装置を適用することができる。
【００１８】
次に、本実施形態に係る無線受信装置の動作を説明する。
アンテナ１０から出力される受信信号には、前述のように干渉波が混入する。但し、干渉波は常時存在しているとは限らない。具体的には、無線受信装置が例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠した無線ＬＡＮ用の無線端末であるなら、所望波が受信されるチャネルから周波数軸上で２０ＭＨｚ上下に存在する隣接チャネルの信号波が干渉波となる。
【００１９】
アンテナ１０からの受信信号が受信回路部１１によってベースバンド信号に変換される段階で、受信回路部１１内のアナログ信号処理部１３に含まれる前述のアナログフィルタによって干渉波の成分はある程度抑圧される。受信回路部１１の出力に干渉波の残留成分があれば、その抑圧は最終的には後段のＦＩＲフィルタ１６にゆだねられる。
【００２０】
ＦＩＲフィルタ１６は、図２に示すようにＺ-1 で表される所定の単位遅延時間間隔で並んだ複数のタップを有するシフトレジスタ３０と、シフトレジスタ３０の各タップ出力に所定の定数（タップ係数と呼ぶ）を乗ずる乗算器３１〜３６及び乗算器２１〜２６の出力信号の総和をとる加算器３７から構成される。ここで乗算器３１〜３６で乗ぜられるタップ係数は、例えば「ディジタル無線通信の変復調」（齊藤洋一著、電子情報通信学会）のｐ．４７−５７に示されるように、ＦＩＲフィルタ１６が低域通過フィルタの伝達特性を持つような係数である。これによって、ＦＩＲフィルタ１６は隣接チャネルに存在する干渉波を十分抑圧するフィルタ特性を実現する。
【００２１】
図２に示したようなＦＩＲフィルタ１６は、高速で動作する多段のシフトレジスタ３０と多数の乗算器３１〜３６を含むため、その消費電力は無線受信装置の構成要素の中でも比較的大きい。そこで、本実施形態では例えば図１に示すようにスイッチ１５が図中Ａ側に接続され、Ａ／Ｄ変換器１４からのディジタルベースバンド信号がＦＩＲフィルタ１６を経由してディジタル復調部１７に入力される状態で、干渉波電力推定部２０によって干渉波の電力値を推定する。
【００２２】
具体的には、干渉波電力推定部２０は第１の電力測定部１８で測定された電力値Ｐ１と第２の電力測定部１９で測定された電力値をＰ２を比較判定し、両者の比Ｐ１／Ｐ２または差Ｐ１−Ｐ２を求めることで、干渉波の電力値を推定する。すなわち、Ｐ１／Ｐ２またはＰ１−Ｐ２が干渉波電力の推定値である。
【００２３】
制御部２１は、干渉波電力の目安となる推定値であるＰ１／Ｐ２またはＰ１−Ｐ２とある閾値ＴＨ１または閾値ＴＨ２を比較し、Ｐ１／Ｐ２≦ＴＨ１またはＰ１−Ｐ２≦ＴＨ２の場合には、ＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフの状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に接続する。これによりベースバンド信号の伝達パスは直通パスに切り換えられ、Ａ／Ｄ変換器１４からのディジタルベースバンド信号は、ＦＩＲフィルタ１６を経由せずにディジタル復調部１７に直接入力される。
【００２４】
すなわち、無線受信装置が所望波のみを受信した場合には、受信信号に干渉波が存在しないため、ＦＩＲフィルタ１６の入出力での受信信号の電力値Ｐ１，Ｐ２にあまり差はないが、フィルタ１６での損失のためＰ１＞Ｐ２という条件が常に成り立つ。従って、Ｐ１／Ｐ２がある閾値ＴＨ１以下の場合、またはＰ１−Ｐ２がある閾値ＴＨ２以下の場合には、干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいと見なすことができる。干渉波電力が十分に小さい状況は、アンテナ１０からの受信信号に干渉波が含まれているが、受信回路部１１内のアナログフィルタ等で干渉波の成分が十分に抑圧されている場合も含む。
【００２５】
閾値ＴＨ１，ＴＨ２については、例えばＦＩＲフィルタ１６の透過特性等から理論的に定めるか、または無線受信装置に所望波のみ受信させた場合と、所望波に加えて所望波の隣接チャネルに位置する干渉波を受信させた場合との比較から実験的に定めることができる。
【００２６】
干渉波電力推定部２０が干渉波電力の推定を行うタイミング、言い換えれば干渉波電力の推定値に従って制御部２１がＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１５をＢ側に切り換えるか否かの判断を行うタイミングは、周期的でもよいし、非周期的でも構わない。例えば、無線ＬＡＮにおいてはアクセスポイントが一定周期で発するビーコンと呼ばれる制御信号に干渉波電力の推定タイミングを同期させてもよいし、無線受信装置のハードウェアが固有に定めた周期で干渉波電力の推定を行ってもよい。
【００２７】
このような周期的なタイミングでなく、例えばＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣ（Medium Access Control）プロトコル仕様で規定される上位レイヤの何らかの動作と協調させて非周期的に干渉波電力の推定を行ってもよい。具体的には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコル仕様においては、ＳＩＦＳ（Short Interframe Space）というフレーム間のタイムインターバルが規定されている。
【００２８】
ＳＩＦＳの期間中は、無線ＬＡＮ内で同一のアクセスポイントと通信中の全無線端末が送受信を停止しており、該アクセスポイントが使用しているチャネル上は信号が全く流れないので、隣接チャネル上の干渉波電力を測定するには極めて都合の良い状態になっている。従って、ＳＩＦＳの期間中に干渉波電力の推定を行うことができる。また、ＳＩＦＳの期間中は無線端末である無線受信装置の受信信号に所望波が存在しないことが分かっているので、例えば電力測定回路１８で測定された電力値と、干渉波電力の大小または有無が判定できるように定めた所定の閾値との比較から干渉波電力の推定を行っても構わない。
【００２９】
干渉波電力推定部２０による干渉波電力の推定処理とその推定値に基づく制御部２０による比較判定処理は、ＦＩＲフィルタ１６の動作が停止され、かつスイッチ１５がＢ側に接続されてディジタル復調部１７への信号伝達パスが直通パスに切り換えられた後も、引き続き前述したタイミングで定期観測的に行われる。ここで、制御部２１はＰ１／Ｐ２が閾値ＴＨ１を越えるか、あるいはＰ１−Ｐ２が閾値ＴＨ２を越えた場合には、受信信号に含まれる干渉波の電力が大きいと判断し、ＦＩＲフィルタ１６の常時動作を開始させ、スイッチ１５をＡ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換える。
【００３０】
制御部２１が干渉波電力の推定値に基づいてＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１６をＢ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスを直通パスへと切り換えるか否かの判断は、電力測定部１８，１９の１回の電力測定値の比較判定のみでなく、例えば、何回かの比較判定にわたって干渉波電力が小さいとみなせる条件を連続して満足することが望ましい。言い換えれば、制御部２１はＰ１／Ｐ２≦ＴＨ１、あるいはＰ１−Ｐ２≦ＴＨ２の条件が所定時間にわたって連続したとき、ＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、ディジタル復調部１７への信号伝達パスを直通パスに切り換えることが望ましい。
【００３１】
逆に、制御部２１がＦＩＲフィルタ１６を動作させ、信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換えるときは、干渉波電力が大きい（干渉波電力の推定値が閾値より大きい）とみなせる条件を一回満足すれば直ちにパスを切り換えようにしてもよい。このように制御部２１での判定にヒステリシスを条件として課すことにより、受信状態の安定化を図ることができる。
【００３２】
以上述べたように本実施形態によると、所望波に対して周波数領域で近傍に存在する干渉波の電力が小さいとみなせる場合には、消費電力の大きいＦＩＲフィルタ１６を停止させることで、所望の通信品質を満足しつつ無線受信装置全体の低消費電力化を図ることが可能となる。
【００３３】
図１においては、説明を分かり易くするため干渉波電力推定部１８，１９と制御部２１を分けて示しているが、これらの機能をＣＰＵに持たせてソフトウェア処理により実現することもできる。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置を説明する。本実施形態では、受信回路部５１は低雑音増幅器（ＬＮＡ）５２と周波数変換器５３及びアナログ信号処理部５４を含む。アンテナ１０によって受信されるＲＦ信号には、第１の実施形態と同様に所望波のほかに受信特性の劣化要因となる干渉波も含んでいるものとする。
【００３５】
アンテナ１０からの受信信号は受信回路部５１に入力され、低雑音増幅器５２により増幅された後、周波数変換器５３に入力される。周波数変換器５３では、例えば所望チャネルの周波数ｆi が所定の中間周波数ｆm に変換される。周波数変換器５３には、周波数シンセサイザ５５から｜ｆi−ｆc｜＝ｆm となるような周波数ｆc のローカル信号が供給される。周波数シンセサイザ５５が制御部５７によって制御されることによりｆc は可変であり、これによって受信チャネルの周波数を切り換えることができる。
【００３６】
周波数変換器５３によって中間周波数ｆm に変換された受信信号は、アナログ信号処理部５４によりベースバンドのアナログ信号に変換される。この段階でアナログ信号処理部５４内のアナログフィルタによって、受信信号に含まれる干渉波はある程度抑圧されるが、干渉波の残留成分があれば、その抑圧は最終的には後段のＦＩＲフィルタ１６にゆだねられることになる。
【００３７】
受信回路部５１から出力されるアナログベースバンド信号は、第１の実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換器１４によってディジタルベースバンド信号に変換された後、スイッチ１５によってＦＩＲフィルタ１６への入力とディジタル復調部１７への入力に切り換えられる。すなわち、ディジタル復調部１７へのディジタルベースバンド信号の伝達パスは、スイッチ１５によりフィルタ経由パスと直通パスとに切り換えられる。ＦＩＲフィルタ１６は干渉波成分の抑圧のために設けられたものであり、第１の実施形態と同様に例えば図２に示すように構成される。フィルタ経由パスでは、ディジタルベースバンド信号はＦＩＲフィルタ１６によって隣接チャネル信号のような干渉波が十分抑圧された後、ディジタル復調部１７に入力され、復調がなされる。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるディジタルベースバンド信号は、電力測定部１８にも入力され、ここで電力値が測定される。電力測定部１８によって測定された電力値は、干渉波電力推定部５６に与えられる。本実施形態における干渉波電力推定部５６では、電力測定部１８によって測定された電力値から干渉波の電力の大きさ（電力値）を推定し、推定値を制御部５７に与える。制御部５７は、干渉波電力推定部５６から与えられる干渉波電力の推定値を閾値判定し、その判定結果に従ってスイッチ１５とＦＩＲフィルタ１６を制御する。
【００３９】
本実施形態においては、受信チャネルが所望波のチャネルに隣接するチャネルに一時的に切り換えられた状態で干渉波電力の推定を行う。例えば、前述したようにＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠した無線ＬＡＮ用の無線端末の場合、所望波の受信チャネルから周波数軸上で２０ＭＨｚ上下に隣接チャネルが存在し、これらの隣接チャネルの信号波が干渉波となる。制御部５７は、所定のタイミングで周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを切り換えることにより、受信チャネルを所望チャネルの中心周波数から２０ＭＨｚ高い周波数及び低い周波数に存在する隣接チャネルに切り換える。
【００４０】
このように受信チャネルを隣接チャネルに切り換えた状態では、受信信号には所望波が含まれず、隣接チャネルが通信に使用されていれば、干渉波のみが存在するため、電力測定部１８では干渉波の電力値が測定される。電力測定部１８によって測定された電力値は、干渉波電力推定部５６に入力される。干渉波電力推定部５６では、制御部５７からの指示により受信チャネルが隣接チャネルに切り換えられた状態において電力測定部１８により測定された電力値を読み取り、それを干渉波電力の推定値Ｐとして出力する。
【００４１】
制御部５７は、干渉波電力推定部５６によって得られた推定値Ｐを例えばある閾値ＴＨと比較し、閾値ＴＨ以下の場合は隣接チャネルが通信に使用されておらず干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいと判定する。干渉波電力が十分に小さい状況は、アンテナ１０からの受信信号に干渉波が含まれているが、受信回路部５１内のアナログフィルタ等で干渉波の成分が十分に抑圧されている場合も含む。
【００４２】
制御部５７は、干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいと判定した場合には、ＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフ状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に、つまりベースバンド信号伝達パスを直通パスに切り換える。これによってＡ／Ｄ変換器１４からのディジタルベースバンド信号は、ＦＩＲフィルタ１６を経由せずにディジタル復調部１７に直接入力される。
【００４３】
さらに具体的に説明すると、制御部５７は周期的または非周期的な所定のタイミングで周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを所望チャネルを受信チャネルとする｜ｆi−ｆc｜＝ｆm を満たす状態から、隣接チャネルを受信チャネルとする｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm 及び｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm を満たす状態に切り換える。ここで、ｆi+1 ,ｆi-1は所望チャネルの上下に存在する隣接チャネルの中心周波数である。この受信チャネルの切り換えと同時に、制御部５７は電力測定部１８によって測定された電力値から干渉波電力推定部５６により得られた干渉波電力の推定値Ｐを閾値ＴＨと比較する。
【００４４】
この比較判定の結果、｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm 及び｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm を満たす状態でＰ≦ＴＨであれば、制御部５７は干渉波の電力が小さいとみなして、ＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、さらにスイッチ１５をＢ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスをＦＩＲフィルタ１６を経由しない直通パスに切り換える。この後、制御部５７は周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを受信チャネルが所望チャネルとなるように戻す。ここで、閾値ＴＨは隣接チャネルに信号が存在しないとみなせるような電力値の上限値として定める。
【００４５】
本実施形態における電力測定は、隣接チャネルに干渉波となる信号が存在するかどうかの有無が分ればよいので、電力測定部１８は必ずしも図４の位置に設けられていなくともよく、Ａ／Ｄ変換器１４より前のアナログ信号の電力値を測定してもよい。ＦＩＲフィルタ１６を動作させた状態でＦＩＲフィルタ１６の出力からディジタル復調部１７の入力に至るまでの信号経路で信号の電力値を測定してもよく、それによって隣接チャネルの信号の電力測定精度を高くすることもできる。
【００４６】
干渉波電力推定部５６が干渉波電力の推定を行うタイミング、さらには干渉波電力の推定値に従って制御部５７がＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１５をＢ側に切り換えるか否かの判断を行うタイミングは、無線受信装置が無線ＬＡＮにおける無線端末である場合、基本的には所望チャネルでのアクセスポイントと無線端末間の通信が行われていないタイミングでなければならない。
【００４７】
このタイミングは、無線受信装置のハードウェアが固有に定めた周期の時間帯で、かつ所望チャネルでのアクセスポイントと無線端末間の通信が行われていない条件を満たすタイミングでもよい。あるいは、このタイミングは第１の実施形態で述べたように、ＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコル仕様で規定される上位レイヤの何らかの動作と協調させる非周期的なタイミングであってもよい。後者の具体的な例としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、またはＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコル仕様で規定される前述のＳＩＦＳが挙げられる。
【００４８】
一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ（ヨーロッパ対応）では、動的周波数制御機能が導入されており、その一環として各チャネルの電力測定を行う機能がある。この機能を利用すると、無線ＬＡＮプロトコルの上位レイヤの動作で干渉波の有無をすることも判定できる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｈの動的周波数制御機能によると、本実施形態で示したと同様に周波数シンセサイザ５５の出力周波数を切り換えて各チャネルの電力測定が行われる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｈの仕様では、この電力測定は空チャネルや隣接チャネルが使用されていないチャネルを探索することを目的として、通信前と通信品質劣化時に行われる。
【００４９】
従って、本実施形態の無線送受信装置がＩＥＥＥ８０２．１１ｈで規定される無線ＬＡＮにおける無線端末である場合、通信前開始及び通信品質劣化時の少なくとも一方のタイミングで、電力測定部１８により測定される電力値に基づいて干渉波電力推定部５６により干渉波電力の推定を行い、その推定値Ｐについて制御部５７が閾値ＴＨと比較して干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいかの判定を行ってもよい。この判定の結果、干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さい場合は、制御部５７はＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフ状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に接続してベースバンド信号伝達パスを直通パスに切り換える。
【００５０】
また、通信開始前に、電力測定部１８により測定される電力値に基づいて干渉波電力推定部５６により干渉波電力の推定を行うことで、隣接チャネルが使用されているか否かを判定し、隣接チャネルが使用されていなければＦＩＲフィルタ１６をオフ状態にしておき、通信品質が劣化した場合には、隣接チャネルが使用され始めたと見なしてＦＩＲフィルタ１６をオンにすようにしてもよい。
【００５１】
周波数シンセサイザ５５の出力周波数の切り換えに伴う干渉波電力推定部５６による干渉波電力の推定処理と、その推定値に基づく制御部５７による比較判定処理は、ＦＩＲフィルタ１６の動作が停止され、かつスイッチ１５がＢ側に接続されてディジタル復調部１７への信号伝達パスが直通パスに切り換えられた後も、引き続き前述したタイミングで定期観測的に行われる。
【００５２】
具体的には、周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを所望チャネルを受信チャネルとする｜ｆi−ｆc｜＝ｆm を満たす状態から、隣接チャネルを受信チャネルとする｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm または｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm を満たす状態に切り換える。この受信チャネルの切り換えと同時に、制御部５７は電力測定部１８によって測定された電力値に基づいて干渉波電力推定部５６により得られた干渉波電力の推定値Ｐを閾値ＴＨと比較する。
【００５３】
この比較の結果、｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm または｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm の少なくとも一方のときＰ＞ＴＨであれば、制御部５７は干渉波の電力が大きいとみなして、ＦＩＲフィルタ１６の動作を開始させ、さらにスイッチ１５をＡ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスをＦＩＲフィルタ１６を経由するパスに切り換える。
【００５４】
制御部５７が干渉波電力の推定値に基づいてＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１６をＢ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスを直通パスへと切り換えるか否かの判断は、電力測定部５６の１回の電力測定値の比較判定のみで決定せず、例えば、何回かの比較判定にわたって干渉波電力が小さいとみなせる条件を連続して満足することが望ましい。
【００５５】
逆に、制御部２１がＦＩＲフィルタ１６を動作させ、信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換えるときは、干渉波電力が大きい（干渉波電力の推定値が閾値より大きい）とみなせる条件を一回満足すれば直ちにパスを切り換えようにしてもよい。このように制御部５７での判定にヒステリシスを条件として課すことにより、受信状態の安定化を図ることができる。
【００５６】
このように本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に干渉波の電力が小さいとみなせる場合には、消費電力の大きいＦＩＲフィルタ１６を停止させることで、所望の通信品質を満足しつつ無線受信装置全体の低消費電力化を図ることができる。
【００５７】
図４においては、説明を分かり易くするため干渉波電力推定部１８及び制御部５６を分けて示しているが、これらの機能をＣＰＵに持たせてソフトウェア処理により実現することもできる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。第１及び第２の実施形態においては、所望波に対して周波数領域で近傍に位置する干渉波の電力値を推定する機構を設けたが、必ずしもその必要はない。例えば、無線受信装置を設置した状況及び環境等から干渉波が存在しないことが予め分かっている場合には、ユーザからの指示でフィルタＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させるようにしてもよい。
【００５９】
図５は、このような考えに基づく本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置の構成を示している。図１と同一部分に同一符号を付して説明すると、本実施形態では制御部６１にモード選択スイッチ６２が接続されている。モード選択スイッチ６２は、無線受信装置の動作モードを通常消費電力モードと低消費電力モードとに切り換えるためのスイッチであり、無線受信装置の適宜の個所に設けられ、ユーザによって操作が可能である。
【００６０】
モード選択スイッチ６２によって低消費電力モードが選択されると、制御部６１はＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフ状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に、つまりベースバンド信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換える。
【００６１】
例えば、家庭に設置された無線ＬＡＮにおいて、一台のみ本無線受信装置である無線ＬＡＮカードを使う場合や、アクセスポイントが一台のみの場合は、干渉波が元々存在しない設置状況であるため、ＦＩＲフィルタ１６による干渉波成分の除去は不要である。従って、このような状況ではモード選択スイッチ６２を操作して低消費電力モードにすることにより、ＦＩＲフィルタ１６を動作させることによる無駄な電力消費を避けることができる。
【００６２】
なお、本実施形態の構成を先の第１または第２の実施形態と組み合わせて実施することも可能である。すなわち、図１に示した制御部２０あるいは図４に示した制御部５７にモード選択スイッチ６２を接続し、手動でモードを選択できるオプションを追加してもよい。その場合、ＦＩＲフィルタ１６及びスイッチ１５の制御に対して、第１または第２の実施形態における干渉波電力推定に基づく制御とモード選択に基づく制御のいずれを優先させるかは任意である。
【００６３】
上述した実施形態では、主として無線ＬＡＮに本発明を応用した例について述べてきたが、本発明はこれに限られるものではなく、無線受信装置一般に適用が可能であり、また具体的な構成についても種々の変形が可能である。
【００６４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば干渉波電力が小さい場合には、干渉波除去用フィルタの動作を停止することにより、所望波に対する受信品質を維持しつつ、消費電力を効果的に軽減することが可能な無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【図２】 ＦＩＲフィルタの具体的な構成例を示すブロック図
【図３】 無線ＬＡＮの概略構成を示す図
【図４】 本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【図５】 本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０…アンテナ
１１，５１…受信回路部
１２，５２…低雑音増幅器
１３，５４…アナログ信号処理部
１４…Ａ／Ｄ変換器
１５…スイッチ
１６…ＦＩＲフィルタ（干渉波除去フィルタ）
１７…ディジタル復調部
１８，１９…電力測定部
２０，５６…干渉波電力推定部
２１，５７，６１…制御部
５３…周波数変換器
５５…周波数シンセサイザ
６２…モード選択スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮのような無線通信システムに用いられる無線受信装置に係り、特に所望波と非所望の干渉波を含んだ受信信号から干渉波を除去するためのフィルタを有する無線受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信用無線受信装置の受信信号には、一般に所望波と受信特性の劣化要因となる干渉波が含まれる場合がある。受信信号に干渉波が混入するような無線受信装置の例としては、無線ＬＡＮ（Local Area Network）で使用される無線端末が挙げられる。
【０００３】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで規定される無線ＬＡＮでは、キャリア変調方式としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing；直交周波数分割多重）が採用されており、基地局である各アクセスポイントに割当てられるチャネルは、周波数軸上で２０ＭＨｚの間隔をもって隣接している。このため、特定のアクセスポイントと通信している無線端末から見ると、所望の受信チャネルの中心周波数から２０ＭＨｚ離れた周波数を中心周波数とする隣接チャネルが使用されている状況となる場合がある。
【０００４】
このように、第１のアクセスポイントと通信している第１の無線端末が使用しているチャネルに隣接するチャネルが、他の第２のアクセスポイントあるいはそれと通信する第２の無線端末によって使用されていた場合、第２のアクセスポイントあるいは第２の無線端末から送信される隣接チャネルの信号が干渉波として第１の無線端末の受信信号に混入し、受信特性の劣化要因となる。
【０００５】
この問題を避けるために、無線ＬＡＮにおける無線端末のような無線受信装置においては、干渉波の存在を前提とし、アナログフィルタやディジタルフィルタを用いて、受信信号に混入する干渉波の信号電力を抑圧している。このような役割を持つフィルタとして、受信信号をディジタル信号にするＡ／Ｄ変換器の後段に配置されるＦＩＲフィルタが挙げられる。ＦＩＲフィルタを用いた無線受信装置は、例えば特開２０００−２６９７８５号公報（特許文献１）その他に種々記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２６９７８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＩＲフィルタは、複数のタップを有するシフトレジスタと各タップの出力タップ係数を乗じるための乗算器及び加算器を含み、その消費電力は無線受信装置の構成要素の中でも比較的大きい。従って、ＦＩＲフィルタのようなフィルタが通信中に常時稼動していることは、低消費電力化の面で好ましくない。
【０００８】
無線ＬＡＮ用の無線端末は、例えばノート型パーソナルコンピュータに装着される無線ＬＡＮカードの形態で提供される。このようなコンピュータは携帯時にはバッテリ駆動で動作するため、低消費電力化の要求は特に強い。
【０００９】
本発明は、受信品質を維持しつつ、干渉波抑圧用のフィルタによる消費電力を低減可能な無線受信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の一つの態様による無線受信装置は、複数チャネルの中から選択された一つの受信チャネルでＲＦ信号を受信してベースバンド信号を出力する受信手段と、前記ベースバンド信号中の干渉波を除去するためのフィルタと、前記ベースバンド信号の電力値を測定する測定手段と、前記複数チャネルのうち所望波が存在する第１のチャネルから該第１のチャネルに周波数軸上で隣接する第２のチャネルに前記受信チャネルが一時的に切り換えられた状態で前記電力値を読み取り、該読み取った電力値を干渉波電力の推定値として出力する推定手段と、前記推定値が閾値以下になったとき前記フィルタの電源をオフにする制御手段とを具備する。
【００１１】
本発明の他の態様に係る無線通信装置は、複数チャネルの中から選択された一つの受信チャネルでＲＦ信号を受信してベースバンド信号を出力する受信手段と、前記ベースバンド信号中の干渉波を除去するためのフィルタと、入力される信号を復調する復調手段と、
前記ベースバンド信号を前記復調手段に対して直接入力させる第１のモードと前記フィルタを介して入力させる第２のモードとを切り替えるためのスイッチ手段と、前記ベースバンド信号の電力値を測定する測定手段と、前記複数チャネルのうち所望波が存在する第１のチャネルから該第１のチャネルに周波数軸上で隣接する第２のチャネルに前記受信チャネルが一時的に切り換えられた状態で前記電力値を読み取り、該読み取った電力値を干渉波電力の推定値として出力する推定手段と、前記推定値が閾値未満のときは前記フィルタの電源をオンにすると共に前記スイッチ手段を前記第２のモードにし、前記推定値が閾値以下になったとき前記フィルタの電源をオフにすると共に、前記スイッチ手段を前記第１のモードにする制御手段とを具備する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置の構成を示す。アンテナ１０によってＲＦ信号が受信され、アンテナ１０から受信信号が出力される。受信信号は、受信回路部１１に入力される。受信回路部１１は、入力される受信信号を所要レベルまで増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２とアナログ信号処理部１３を有する。アナログ信号処理部１３は、入力された受信信号をアナログのベースバンド信号に変換する周波数変換器や、例えば周波数変換に伴って生じる不要波を除去するためのアナログフィルタを含む。
【００１３】
受信回路部１１から出力されるアナログベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によってディジタルベースバンド信号に変換される。ディジタルベースバンド信号はスイッチ１５に入力され、干渉波を除去するためのＦＩＲフィルタ１６への入力とディジタル復調部１７への入力に切り換えられる。
【００１４】
すなわち、Ａ／Ｄ変換器１４からディジタル復調部１７へのディジタルベースバンド信号の伝達パスは、スイッチ１５が図中Ａ側に接続された状態ではＦＩＲフィルタ１６を経由するパス（以下、フィルタ経由パスという）となり、スイッチ１５が図中Ｂ側に接続された状態ではＦＩＲフィルタ１６を経由しないパス（以下、直通パス）というとなる。ここでは干渉波を除去するためにＦＩＲフィルタ１６を用いたが、他のディジタルフィルタを用いることも可能である。
【００１５】
本実施形態の無線受信装置が例えば無線ＬＡＮにおける無線端末である場合、アンテナ１０によって受信されるＲＦ信号には、前述のように所望波のほかに受信特性の劣化要因となる干渉波が混入する場合がある。この干渉波電力の大きさを推定するために、本実施形態では二つの電力測定部１８，１９と干渉波電力推定部２０が設けられる。第１の電力測定部１８ではＡ／Ｄ変換器１４の出力信号の電力値が測定され、第２の電力測定部１９ではＦＩＲフィルタ１６の出力信号の電力値が測定される。すなわち、電力増幅器１８，１９では、それぞれＦＩＲフィルタ１６を通過する前の受信信号と通過した後の受信信号の電力値が測定される。
【００１６】
電力測定部１８，１９によって測定された電力値は、干渉波電力推定部２０に与えられる。干渉波電力推定部２０は、これら二つの電力値から干渉波の電力の大きさ（電力値）を推定し、推定値を制御部２１に与える。制御部２１は、干渉波電力の推定値を判定し、その判定結果に従ってスイッチ１５とＦＩＲフィルタ１６を制御する。
【００１７】
図３に、本実施形態の無線受信装置を適用可能な無線ＬＡＮの概略的な構成を示す。基地局である複数の無線アクセスポイント（ＡＰ）４１，４２と、一つまたは複数の無線端末（ＴＥ）４０が配置されている。無線端末４０は、アクセスポイント４１，４２との間に適宜通信チャネルを形成して通信を行うことが可能である。ここで、無線端末４０に本実施形態の無線受信装置を適用することができる。
【００１８】
次に、本実施形態に係る無線受信装置の動作を説明する。
アンテナ１０から出力される受信信号には、前述のように干渉波が混入する。但し、干渉波は常時存在しているとは限らない。具体的には、無線受信装置が例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠した無線ＬＡＮ用の無線端末であるなら、所望波が受信されるチャネルから周波数軸上で２０ＭＨｚ上下に存在する隣接チャネルの信号波が干渉波となる。
【００１９】
アンテナ１０からの受信信号が受信回路部１１によってベースバンド信号に変換される段階で、受信回路部１１内のアナログ信号処理部１３に含まれる前述のアナログフィルタによって干渉波の成分はある程度抑圧される。受信回路部１１の出力に干渉波の残留成分があれば、その抑圧は最終的には後段のＦＩＲフィルタ１６にゆだねられる。
【００２０】
ＦＩＲフィルタ１６は、図２に示すようにＺ-1 で表される所定の単位遅延時間間隔で並んだ複数のタップを有するシフトレジスタ３０と、シフトレジスタ３０の各タップ出力に所定の定数（タップ係数と呼ぶ）を乗ずる乗算器３１〜３６及び乗算器２１〜２６の出力信号の総和をとる加算器３７から構成される。ここで乗算器３１〜３６で乗ぜられるタップ係数は、例えば「ディジタル無線通信の変復調」（齊藤洋一著、電子情報通信学会）のｐ．４７−５７に示されるように、ＦＩＲフィルタ１６が低域通過フィルタの伝達特性を持つような係数である。これによって、ＦＩＲフィルタ１６は隣接チャネルに存在する干渉波を十分抑圧するフィルタ特性を実現する。
【００２１】
図２に示したようなＦＩＲフィルタ１６は、高速で動作する多段のシフトレジスタ３０と多数の乗算器３１〜３６を含むため、その消費電力は無線受信装置の構成要素の中でも比較的大きい。そこで、本実施形態では例えば図１に示すようにスイッチ１５が図中Ａ側に接続され、Ａ／Ｄ変換器１４からのディジタルベースバンド信号がＦＩＲフィルタ１６を経由してディジタル復調部１７に入力される状態で、干渉波電力推定部２０によって干渉波の電力値を推定する。
【００２２】
具体的には、干渉波電力推定部２０は第１の電力測定部１８で測定された電力値Ｐ１と第２の電力測定部１９で測定された電力値をＰ２を比較判定し、両者の比Ｐ１／Ｐ２または差Ｐ１−Ｐ２を求めることで、干渉波の電力値を推定する。すなわち、Ｐ１／Ｐ２またはＰ１−Ｐ２が干渉波電力の推定値である。
【００２３】
制御部２１は、干渉波電力の目安となる推定値であるＰ１／Ｐ２またはＰ１−Ｐ２とある閾値ＴＨ１または閾値ＴＨ２を比較し、Ｐ１／Ｐ２≦ＴＨ１またはＰ１−Ｐ２≦ＴＨ２の場合には、ＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフの状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に接続する。これによりベースバンド信号の伝達パスは直通パスに切り換えられ、Ａ／Ｄ変換器１４からのディジタルベースバンド信号は、ＦＩＲフィルタ１６を経由せずにディジタル復調部１７に直接入力される。
【００２４】
すなわち、無線受信装置が所望波のみを受信した場合には、受信信号に干渉波が存在しないため、ＦＩＲフィルタ１６の入出力での受信信号の電力値Ｐ１，Ｐ２にあまり差はないが、フィルタ１６での損失のためＰ１＞Ｐ２という条件が常に成り立つ。従って、Ｐ１／Ｐ２がある閾値ＴＨ１以下の場合、またはＰ１−Ｐ２がある閾値ＴＨ２以下の場合には、干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいと見なすことができる。干渉波電力が十分に小さい状況は、アンテナ１０からの受信信号に干渉波が含まれているが、受信回路部１１内のアナログフィルタ等で干渉波の成分が十分に抑圧されている場合も含む。
【００２５】
閾値ＴＨ１，ＴＨ２については、例えばＦＩＲフィルタ１６の透過特性等から理論的に定めるか、または無線受信装置に所望波のみ受信させた場合と、所望波に加えて所望波の隣接チャネルに位置する干渉波を受信させた場合との比較から実験的に定めることができる。
【００２６】
干渉波電力推定部２０が干渉波電力の推定を行うタイミング、言い換えれば干渉波電力の推定値に従って制御部２１がＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１５をＢ側に切り換えるか否かの判断を行うタイミングは、周期的でもよいし、非周期的でも構わない。例えば、無線ＬＡＮにおいてはアクセスポイントが一定周期で発するビーコンと呼ばれる制御信号に干渉波電力の推定タイミングを同期させてもよいし、無線受信装置のハードウェアが固有に定めた周期で干渉波電力の推定を行ってもよい。
【００２７】
このような周期的なタイミングでなく、例えばＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣ（Medium Access Control）プロトコル仕様で規定される上位レイヤの何らかの動作と協調させて非周期的に干渉波電力の推定を行ってもよい。具体的には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコル仕様においては、ＳＩＦＳ（Short Interframe Space）というフレーム間のタイムインターバルが規定されている。
【００２８】
ＳＩＦＳの期間中は、無線ＬＡＮ内で同一のアクセスポイントと通信中の全無線端末が送受信を停止しており、該アクセスポイントが使用しているチャネル上は信号が全く流れないので、隣接チャネル上の干渉波電力を測定するには極めて都合の良い状態になっている。従って、ＳＩＦＳの期間中に干渉波電力の推定を行うことができる。また、ＳＩＦＳの期間中は無線端末である無線受信装置の受信信号に所望波が存在しないことが分かっているので、例えば電力測定回路１８で測定された電力値と、干渉波電力の大小または有無が判定できるように定めた所定の閾値との比較から干渉波電力の推定を行っても構わない。
【００２９】
干渉波電力推定部２０による干渉波電力の推定処理とその推定値に基づく制御部２０による比較判定処理は、ＦＩＲフィルタ１６の動作が停止され、かつスイッチ１５がＢ側に接続されてディジタル復調部１７への信号伝達パスが直通パスに切り換えられた後も、引き続き前述したタイミングで定期観測的に行われる。ここで、制御部２１はＰ１／Ｐ２が閾値ＴＨ１を越えるか、あるいはＰ１−Ｐ２が閾値ＴＨ２を越えた場合には、受信信号に含まれる干渉波の電力が大きいと判断し、ＦＩＲフィルタ１６の常時動作を開始させ、スイッチ１５をＡ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換える。
【００３０】
制御部２１が干渉波電力の推定値に基づいてＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１６をＢ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスを直通パスへと切り換えるか否かの判断は、電力測定部１８，１９の１回の電力測定値の比較判定のみでなく、例えば、何回かの比較判定にわたって干渉波電力が小さいとみなせる条件を連続して満足することが望ましい。言い換えれば、制御部２１はＰ１／Ｐ２≦ＴＨ１、あるいはＰ１−Ｐ２≦ＴＨ２の条件が所定時間にわたって連続したとき、ＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、ディジタル復調部１７への信号伝達パスを直通パスに切り換えることが望ましい。
【００３１】
逆に、制御部２１がＦＩＲフィルタ１６を動作させ、信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換えるときは、干渉波電力が大きい（干渉波電力の推定値が閾値より大きい）とみなせる条件を一回満足すれば直ちにパスを切り換えようにしてもよい。このように制御部２１での判定にヒステリシスを条件として課すことにより、受信状態の安定化を図ることができる。
【００３２】
以上述べたように本実施形態によると、所望波に対して周波数領域で近傍に存在する干渉波の電力が小さいとみなせる場合には、消費電力の大きいＦＩＲフィルタ１６を停止させることで、所望の通信品質を満足しつつ無線受信装置全体の低消費電力化を図ることが可能となる。
【００３３】
図１においては、説明を分かり易くするため干渉波電力推定部１８，１９と制御部２１を分けて示しているが、これらの機能をＣＰＵに持たせてソフトウェア処理により実現することもできる。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置を説明する。本実施形態では、受信回路部５１は低雑音増幅器（ＬＮＡ）５２と周波数変換器５３及びアナログ信号処理部５４を含む。アンテナ１０によって受信されるＲＦ信号には、第１の実施形態と同様に所望波のほかに受信特性の劣化要因となる干渉波も含んでいるものとする。
【００３５】
アンテナ１０からの受信信号は受信回路部５１に入力され、低雑音増幅器５２により増幅された後、周波数変換器５３に入力される。周波数変換器５３では、例えば所望チャネルの周波数ｆi が所定の中間周波数ｆm に変換される。周波数変換器５３には、周波数シンセサイザ５５から｜ｆi−ｆc｜＝ｆm となるような周波数ｆc のローカル信号が供給される。周波数シンセサイザ５５が制御部５７によって制御されることによりｆc は可変であり、これによって受信チャネルの周波数を切り換えることができる。
【００３６】
周波数変換器５３によって中間周波数ｆm に変換された受信信号は、アナログ信号処理部５４によりベースバンドのアナログ信号に変換される。この段階でアナログ信号処理部５４内のアナログフィルタによって、受信信号に含まれる干渉波はある程度抑圧されるが、干渉波の残留成分があれば、その抑圧は最終的には後段のＦＩＲフィルタ１６にゆだねられることになる。
【００３７】
受信回路部５１から出力されるアナログベースバンド信号は、第１の実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換器１４によってディジタルベースバンド信号に変換された後、スイッチ１５によってＦＩＲフィルタ１６への入力とディジタル復調部１７への入力に切り換えられる。すなわち、ディジタル復調部１７へのディジタルベースバンド信号の伝達パスは、スイッチ１５によりフィルタ経由パスと直通パスとに切り換えられる。ＦＩＲフィルタ１６は干渉波成分の抑圧のために設けられたものであり、第１の実施形態と同様に例えば図２に示すように構成される。フィルタ経由パスでは、ディジタルベースバンド信号はＦＩＲフィルタ１６によって隣接チャネル信号のような干渉波が十分抑圧された後、ディジタル復調部１７に入力され、復調がなされる。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換器１４から出力されるディジタルベースバンド信号は、電力測定部１８にも入力され、ここで電力値が測定される。電力測定部１８によって測定された電力値は、干渉波電力推定部５６に与えられる。本実施形態における干渉波電力推定部５６では、電力測定部１８によって測定された電力値から干渉波の電力の大きさ（電力値）を推定し、推定値を制御部５７に与える。制御部５７は、干渉波電力推定部５６から与えられる干渉波電力の推定値を閾値判定し、その判定結果に従ってスイッチ１５とＦＩＲフィルタ１６を制御する。
【００３９】
本実施形態においては、受信チャネルが所望波のチャネルに隣接するチャネルに一時的に切り換えられた状態で干渉波電力の推定を行う。例えば、前述したようにＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠した無線ＬＡＮ用の無線端末の場合、所望波の受信チャネルから周波数軸上で２０ＭＨｚ上下に隣接チャネルが存在し、これらの隣接チャネルの信号波が干渉波となる。制御部５７は、所定のタイミングで周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを切り換えることにより、受信チャネルを所望チャネルの中心周波数から２０ＭＨｚ高い周波数及び低い周波数に存在する隣接チャネルに切り換える。
【００４０】
このように受信チャネルを隣接チャネルに切り換えた状態では、受信信号には所望波が含まれず、隣接チャネルが通信に使用されていれば、干渉波のみが存在するため、電力測定部１８では干渉波の電力値が測定される。電力測定部１８によって測定された電力値は、干渉波電力推定部５６に入力される。干渉波電力推定部５６では、制御部５７からの指示により受信チャネルが隣接チャネルに切り換えられた状態において電力測定部１８により測定された電力値を読み取り、それを干渉波電力の推定値Ｐとして出力する。
【００４１】
制御部５７は、干渉波電力推定部５６によって得られた推定値Ｐを例えばある閾値ＴＨと比較し、閾値ＴＨ以下の場合は隣接チャネルが通信に使用されておらず干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいと判定する。干渉波電力が十分に小さい状況は、アンテナ１０からの受信信号に干渉波が含まれているが、受信回路部５１内のアナログフィルタ等で干渉波の成分が十分に抑圧されている場合も含む。
【００４２】
制御部５７は、干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいと判定した場合には、ＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフ状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に、つまりベースバンド信号伝達パスを直通パスに切り換える。これによってＡ／Ｄ変換器１４からのディジタルベースバンド信号は、ＦＩＲフィルタ１６を経由せずにディジタル復調部１７に直接入力される。
【００４３】
さらに具体的に説明すると、制御部５７は周期的または非周期的な所定のタイミングで周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを所望チャネルを受信チャネルとする｜ｆi−ｆc｜＝ｆm を満たす状態から、隣接チャネルを受信チャネルとする｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm 及び｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm を満たす状態に切り換える。ここで、ｆi+1 ,ｆi-1は所望チャネルの上下に存在する隣接チャネルの中心周波数である。この受信チャネルの切り換えと同時に、制御部５７は電力測定部１８によって測定された電力値から干渉波電力推定部５６により得られた干渉波電力の推定値Ｐを閾値ＴＨと比較する。
【００４４】
この比較判定の結果、｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm 及び｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm を満たす状態でＰ≦ＴＨであれば、制御部５７は干渉波の電力が小さいとみなして、ＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、さらにスイッチ１５をＢ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスをＦＩＲフィルタ１６を経由しない直通パスに切り換える。この後、制御部５７は周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを受信チャネルが所望チャネルとなるように戻す。ここで、閾値ＴＨは隣接チャネルに信号が存在しないとみなせるような電力値の上限値として定める。
【００４５】
本実施形態における電力測定は、隣接チャネルに干渉波となる信号が存在するかどうかの有無が分ればよいので、電力測定部１８は必ずしも図４の位置に設けられていなくともよく、Ａ／Ｄ変換器１４より前のアナログ信号の電力値を測定してもよい。ＦＩＲフィルタ１６を動作させた状態でＦＩＲフィルタ１６の出力からディジタル復調部１７の入力に至るまでの信号経路で信号の電力値を測定してもよく、それによって隣接チャネルの信号の電力測定精度を高くすることもできる。
【００４６】
干渉波電力推定部５６が干渉波電力の推定を行うタイミング、さらには干渉波電力の推定値に従って制御部５７がＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１５をＢ側に切り換えるか否かの判断を行うタイミングは、無線受信装置が無線ＬＡＮにおける無線端末である場合、基本的には所望チャネルでのアクセスポイントと無線端末間の通信が行われていないタイミングでなければならない。
【００４７】
このタイミングは、無線受信装置のハードウェアが固有に定めた周期の時間帯で、かつ所望チャネルでのアクセスポイントと無線端末間の通信が行われていない条件を満たすタイミングでもよい。あるいは、このタイミングは第１の実施形態で述べたように、ＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコル仕様で規定される上位レイヤの何らかの動作と協調させる非周期的なタイミングであってもよい。後者の具体的な例としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、またはＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコル仕様で規定される前述のＳＩＦＳが挙げられる。
【００４８】
一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ（ヨーロッパ対応）では、動的周波数制御機能が導入されており、その一環として各チャネルの電力測定を行う機能がある。この機能を利用すると、無線ＬＡＮプロトコルの上位レイヤの動作で干渉波の有無をすることも判定できる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｈの動的周波数制御機能によると、本実施形態で示したと同様に周波数シンセサイザ５５の出力周波数を切り換えて各チャネルの電力測定が行われる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｈの仕様では、この電力測定は空チャネルや隣接チャネルが使用されていないチャネルを探索することを目的として、通信前と通信品質劣化時に行われる。
【００４９】
従って、本実施形態の無線送受信装置がＩＥＥＥ８０２．１１ｈで規定される無線ＬＡＮにおける無線端末である場合、通信前開始及び通信品質劣化時の少なくとも一方のタイミングで、電力測定部１８により測定される電力値に基づいて干渉波電力推定部５６により干渉波電力の推定を行い、その推定値Ｐについて制御部５７が閾値ＴＨと比較して干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さいかの判定を行ってもよい。この判定の結果、干渉波が存在しないか、もしくは干渉波電力が十分に小さい場合は、制御部５７はＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフ状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に接続してベースバンド信号伝達パスを直通パスに切り換える。
【００５０】
また、通信開始前に、電力測定部１８により測定される電力値に基づいて干渉波電力推定部５６により干渉波電力の推定を行うことで、隣接チャネルが使用されているか否かを判定し、隣接チャネルが使用されていなければＦＩＲフィルタ１６をオフ状態にしておき、通信品質が劣化した場合には、隣接チャネルが使用され始めたと見なしてＦＩＲフィルタ１６をオンにすようにしてもよい。
【００５１】
周波数シンセサイザ５５の出力周波数の切り換えに伴う干渉波電力推定部５６による干渉波電力の推定処理と、その推定値に基づく制御部５７による比較判定処理は、ＦＩＲフィルタ１６の動作が停止され、かつスイッチ１５がＢ側に接続されてディジタル復調部１７への信号伝達パスが直通パスに切り換えられた後も、引き続き前述したタイミングで定期観測的に行われる。
【００５２】
具体的には、周波数シンセサイザ５５の出力周波数ｆcを所望チャネルを受信チャネルとする｜ｆi−ｆc｜＝ｆm を満たす状態から、隣接チャネルを受信チャネルとする｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm または｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm を満たす状態に切り換える。この受信チャネルの切り換えと同時に、制御部５７は電力測定部１８によって測定された電力値に基づいて干渉波電力推定部５６により得られた干渉波電力の推定値Ｐを閾値ＴＨと比較する。
【００５３】
この比較の結果、｜ｆi+1−ｆc｜＝ｆm または｜ｆi-1−ｆc｜＝ｆm の少なくとも一方のときＰ＞ＴＨであれば、制御部５７は干渉波の電力が大きいとみなして、ＦＩＲフィルタ１６の動作を開始させ、さらにスイッチ１５をＡ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスをＦＩＲフィルタ１６を経由するパスに切り換える。
【００５４】
制御部５７が干渉波電力の推定値に基づいてＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させ、かつスイッチ１６をＢ側に接続してディジタル復調部１７への信号伝達パスを直通パスへと切り換えるか否かの判断は、電力測定部５６の１回の電力測定値の比較判定のみで決定せず、例えば、何回かの比較判定にわたって干渉波電力が小さいとみなせる条件を連続して満足することが望ましい。
【００５５】
逆に、制御部２１がＦＩＲフィルタ１６を動作させ、信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換えるときは、干渉波電力が大きい（干渉波電力の推定値が閾値より大きい）とみなせる条件を一回満足すれば直ちにパスを切り換えようにしてもよい。このように制御部５７での判定にヒステリシスを条件として課すことにより、受信状態の安定化を図ることができる。
【００５６】
このように本実施形態によっても、第１の実施形態と同様に干渉波の電力が小さいとみなせる場合には、消費電力の大きいＦＩＲフィルタ１６を停止させることで、所望の通信品質を満足しつつ無線受信装置全体の低消費電力化を図ることができる。
【００５７】
図４においては、説明を分かり易くするため干渉波電力推定部１８及び制御部５６を分けて示しているが、これらの機能をＣＰＵに持たせてソフトウェア処理により実現することもできる。
【００５８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。第１及び第２の実施形態においては、所望波に対して周波数領域で近傍に位置する干渉波の電力値を推定する機構を設けたが、必ずしもその必要はない。例えば、無線受信装置を設置した状況及び環境等から干渉波が存在しないことが予め分かっている場合には、ユーザからの指示でフィルタＦＩＲフィルタ１６の動作を停止させるようにしてもよい。
【００５９】
図５は、このような考えに基づく本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置の構成を示している。図１と同一部分に同一符号を付して説明すると、本実施形態では制御部６１にモード選択スイッチ６２が接続されている。モード選択スイッチ６２は、無線受信装置の動作モードを通常消費電力モードと低消費電力モードとに切り換えるためのスイッチであり、無線受信装置の適宜の個所に設けられ、ユーザによって操作が可能である。
【００６０】
モード選択スイッチ６２によって低消費電力モードが選択されると、制御部６１はＦＩＲフィルタ１６の電源を遮断してフィルタ１６をオフ状態とすると共に、スイッチ１５をＡ側からＢ側に、つまりベースバンド信号伝達パスをフィルタ経由パスに切り換える。
【００６１】
例えば、家庭に設置された無線ＬＡＮにおいて、一台のみ本無線受信装置である無線ＬＡＮカードを使う場合や、アクセスポイントが一台のみの場合は、干渉波が元々存在しない設置状況であるため、ＦＩＲフィルタ１６による干渉波成分の除去は不要である。従って、このような状況ではモード選択スイッチ６２を操作して低消費電力モードにすることにより、ＦＩＲフィルタ１６を動作させることによる無駄な電力消費を避けることができる。
【００６２】
なお、本実施形態の構成を先の第１または第２の実施形態と組み合わせて実施することも可能である。すなわち、図１に示した制御部２０あるいは図４に示した制御部５７にモード選択スイッチ６２を接続し、手動でモードを選択できるオプションを追加してもよい。その場合、ＦＩＲフィルタ１６及びスイッチ１５の制御に対して、第１または第２の実施形態における干渉波電力推定に基づく制御とモード選択に基づく制御のいずれを優先させるかは任意である。
【００６３】
上述した実施形態では、主として無線ＬＡＮに本発明を応用した例について述べてきたが、本発明はこれに限られるものではなく、無線受信装置一般に適用が可能であり、また具体的な構成についても種々の変形が可能である。
【００６４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば干渉波電力が小さい場合には、干渉波除去用フィルタの動作を停止することにより、所望波に対する受信品質を維持しつつ、消費電力を効果的に軽減することが可能な無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【図２】 ＦＩＲフィルタの具体的な構成例を示すブロック図
【図３】 無線ＬＡＮの概略構成を示す図
【図４】 本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【図５】 本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０…アンテナ
１１，５１…受信回路部
１２，５２…低雑音増幅器
１３，５４…アナログ信号処理部
１４…Ａ／Ｄ変換器
１５…スイッチ
１６…ＦＩＲフィルタ（干渉波除去フィルタ）
１７…ディジタル復調部
１８，１９…電力測定部
２０，５６…干渉波電力推定部
２１，５７，６１…制御部
５３…周波数変換器
５５…周波数シンセサイザ
６２…モード選択スイッチ
Claims (5)
- 複数チャネルの中から選択された一つの受信チャネルでＲＦ信号を受信してベースバンド信号を出力する受信手段と、
前記ベースバンド信号中の干渉波を除去するためのフィルタと、
前記ベースバンド信号の電力値を測定する測定手段と、
前記複数チャネルのうち所望波が存在する第１のチャネルから該第１のチャネルに周波数軸上で隣接する第２のチャネルに前記受信チャネルが一時的に切り換えられた状態で前記電力値を読み取り、該読み取った電力値を干渉波電力の推定値として出力する推定手段と、
前記推定値が閾値以下になったとき前記フィルタの電源をオフにする制御手段とを具備する無線受信装置。 - 複数チャネルの中から選択された一つの受信チャネルでＲＦ信号を受信してベースバンド信号を出力する受信手段と、
前記ベースバンド信号中の干渉波を除去するためのフィルタと、
入力される信号を復調する復調手段と、
前記ベースバンド信号を前記復調手段に対して直接入力させる第１のモードと前記フィルタを介して入力させる第２のモードとを切り替えるためのスイッチ手段と、
前記ベースバンド信号の電力値を測定する測定手段と、
前記複数チャネルのうち所望波が存在する第１のチャネルから該第１のチャネルに周波数軸上で隣接する第２のチャネルに前記受信チャネルが一時的に切り換えられた状態で前記電力値を読み取り、該読み取った電力値を干渉波電力の推定値として出力する推定手段と、
前記推定値が閾値未満のときは前記フィルタの電源をオンにすると共に前記スイッチ手段を前記第２のモードにし、前記推定値が閾値以下になったとき前記フィルタの電源をオフにすると共に、前記スイッチ手段を前記第１のモードにする制御手段とを具備する無線受信装置。 - 前記推定手段は、前記推定を周期的に行う請求項１または２に記載の無線受信装置。
- 前記制御手段は、前記推定値が閾値以下の期間が所定時間にわたり連続したとき前記フィルタの電源をオフにする請求項１または２に記載の無線受信装置。
- 前記無線受信装置は、基地局及び該基地局と通信を行う無線端末を含む無線ＬＡＮにおける該無線端末であり、前記推定手段は、該通信の開始前及び通信品質劣化時の少なくとも一方のタイミングで前記受信チャネルが前記第２のチャネルに切り換えられた状態で前記電力値を読み取り、該読み取った電力値を干渉波電力の推定値として出力する請求項１または２に記載の無線受信装置。
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