JP3769191B2 - 平均ｄｃオフセットをチャンネル・フィルタにプレロードする無線受信機と方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
（発明の技術分野）
本発明は一般に無線電気通信分野に関するもので、特に、チャンネル・フィルタ内で信号を濾波する前に平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタにプレロードする無線受信機と方法に関する。
【０００２】
（従来の技術の説明）
無線電話はホモダイン受信機またはヘテロダイン受信機として形成した無線受信機を含む多数の構成要素を組み込む。残念ながら、上記の無線受信機は望ましくないＤＣオフセットを生じ、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）に基づく無線システムに悪い影響を与える、すなわち過渡整定時間が長くなる。過渡整定時間すなわち立上がり時間は、所望の信号を無線受信機から出力する前に望ましくないＤＣオフセットを許容レベルまで下げるのにフィルタ内で必要な時間の長さである。フィルタ内での過渡整定時間を短縮する従来の方法では、無線受信器のアナログ部に複雑なＤＣオフセット補償回路を追加することにより、望ましくないＤＣオフセットを補償する。
【０００３】
複雑なアナログＤＣオフセット補償回路を組み込んだ従来の無線受信機の例について以下に簡単に説明する。これはBaker他の米国特許番号第５，７２４，６５３号に開示されている。
図１（従来の技術）は、’６５３特許に示されている、複雑なアナログＤＣオフセット補償回路１０２を組み込んだ従来の無線受信機１００のブロック図を示す。無線受信機１００（例えば、ヘテロダイン受信機）の一般的な構成はこの技術でよく知られているので、ここでは詳細には説明しない。
【０００４】
基本的に、従来の無線受信機１００は送信機１０６からの入力無線信号を受信するアンテナ１０４を備える。受信した入力無線信号を低騒音増幅器１０８で増幅して、第１のスイッチ１１２を介して第１のミクサ１１０に与える。第１のミクサ１１０は第２のスイッチ１１７を介して第１のローカル発振器１１４に接続し、受信した入力無線信号に関係する中間周波数（ＩＦ）信号１１７を出力する。第１のスイッチ１０８と第２のスイッチ１１７は、ＤＣオフセット補償回路１０２に関連するいくつかの構成要素を含む。
【０００５】
ＩＦ信号１１７は第１のミクサ１１０に結合する帯域フィルタ１１８で濾波し、帯域フィルタに直列に結合する可変利得増幅器１２０で増幅する。コンデンサ１２２は可変利得増幅器１２０を復調回路に結合する。復調回路はＩＦ信号１１７をベースバンド同相（Ｉ）信号１２４とベースバンド直角（Ｑ）信号１２６に復調する。より特定して述べると、復調回路は第２のミクサ１３０と第３のミクサ１３２と移送器１３３に接続する第２のローカル発振器１２８を備え、全体でＩＦ信号１１７をベースバンドＩ信号１２４とベースバンドＱ信号１２６にそれぞれ変換する。
【０００６】
また復調回路は第１のＤＣ訂正回路１３４と第２のＤＣ訂正回路１３６を備える。これらはＤＣオフセット補償回路１０２の残りの構成要素を表す。第１のＤＣ訂正回路１３４と第２のＤＣ訂正回路１３６は低域フィルタ１３８をそれぞれ備える。低域フィルタ１３８は雑音帯域幅を減らし、またベースバンドＩ信号１２４とベースバンドＱ信号１２６に関連する誤りサンプルを濾波する。
【０００７】
ＤＣオフセット補償回路１０２は、受信した入力無線信号を第１のミクサ１１０に結合する前に第１のＤＣ訂正回路１３４と第２のＤＣ訂正回路１３６がＤＣオフセットをそれぞれ記憶するよう機能する。言い換えると、ＤＣオフセットを第１のＤＣ訂正回路１３４と第２のＤＣ訂正回路１３６に記憶するときは第１のスイッチ１１２と第２のスイッチ１１６を開いて、受信した入力無線信号が第１のミクサ１１０に入らないようにする。
【０００８】
その後、第１のスイッチ１１２と第２のスイッチ１１６を閉じて、第１のＤＣ訂正回路１３４と第２のＤＣ訂正回路１３６は受信した対応するベースバンドＩ信号１２４とベースバンドＱ信号１２６から、記憶したＤＣオフセットをそれぞれ引き算する。次にベースバンドＩ信号１２４とベースバンドＱ信号１２６をそれぞれの増幅器１４０で増幅し、それぞれのアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１４２でディジタル・ベースバンド信号に変換する。次にディジタル・ベースバンド信号をディジタル・フィルタ１４４で濾波し、ディジタル復調器１４６でディジタル的に復調して、所望の信号１４８を出力する。
【０００９】
もちろん従来の無線受信機１００において、第１のスイッチ１１２と第２のスイッチ１１６を開閉するタイミングと、第１のＤＣ訂正回路１３４と第２のＤＣ訂正回路１３６によりＤＣオフセットを記憶して引き算する操作とを組み合わせるのは、複雑なＤＣオフセット補償方法である。したがって、望ましくないＤＣオフセットを複雑でない方法で効果的に補償する無線受信機と方法が必要である。
【００１０】
（発明の簡単な説明）
本発明は、信号がフィルタを通るように経路選択する前に平均ＤＣオフセットをフィルタにプレロードすることにより、無線受信機のディジタル部内の望ましくないＤＣオフセットを効果的に補償する方法と無線受信機である。より特定して述べると、無線受信機は無線信号を受信するアンテナと、受信した無線信号を少なくとも１つのベースバンド信号に復調するアナログ部を備える。また無線受信機は少なくとも１つのベースバンド信号を少なくとも１つのディジタル・ベースバンド信号に変換するアナログ・ディジタル部を備える。無線受信機は更にプレローディング装置を備える。プレローディング装置は、少なくとも１つのディジタル・ベースバンド信号からの所定数のシンボルを用いて平均ＤＣオフセットを計算し、フィルタで少なくとも１つのディジタル・ベースバンド信号を濾波する前に、計算された平均ＤＣオフセットをフィルタにプレロードする。
【００１１】
本発明では、無線受信機能の電流消費を削減する方法と無線受信機を提供する。
また本発明では、フィルタ内の過渡整定時間を削減する方法と無線受信機を提供する。
更に本発明では、隣接タイムスロットでのフィルタに起因する干渉を効果的に抑制する方法と無線受信機を提供する。
【００１２】
図面の詳細な説明
図２−５において同じ番号は同じ部分を表し、信号がフィルタを通るように経路選択する前に平均ＤＣオフセットをフィルタにプレロードすることにより、望ましくないＤＣオフセットを補償する、本発明に係る例示の無線受信機２００と好ましい方法３００を開示する。
【００１３】
無線受信機２００についてヘテロダイン受信機で形成した受信機を参照して説明するが、理解されるように、本発明はヘテロダイン受信機で形成した受信機内でも、信号をベースバンド信号に変換する全ての種類の受信機内でも用いることができる。したがってここに述べる無線受信機２００は限定されたものと考えてはならない。
【００１４】
図２は本発明の無線受信機２００を示す。無線受信機２００に関連する一部の詳細は当業者によく知られているので、ここで説明する必要はない。したがって分かりやすくにするために、無線受信機２００と好ましい方法３００に関する以下の説明では、本発明を理解するのに必要のない一部の構成要素を省略する。
【００１５】
一般に、無線受信機２００はディジタル・ベースバンド信号からの所定数のシンボルを用いて平均ＤＣオフセットを計算する。次に無線受信機２００は、フィルタでディジタル・ベースバンド信号を濾波する前に、計算された平均ＤＣをフィルタにプレロードして、望ましくないＤＣオフセットを補償する。好ましい方法３００が平均ＤＣオフセットを計算してフィルタにプレロードする方法の詳細な説明は、無線受信機２００の構成を説明した後に行う。
【００１６】
無線受信機２００は、送信機２０４からの入力無線信号を受信するアンテナ２０２を備える。受信した入力無線信号を低雑音増幅器２０６で増幅して第１のミクサ２０８に与える。第１のミクサ２０８は受信した入力無線信号と第１のローカル発振器２１２を用いて中間周波数（ＩＦ）信号２１０を出力する。
【００１７】
ＩＦ信号２１０は第１のミクサ２０８に結合する帯域フィルタ２１４で濾波し、帯域フィルタに直列に結合する可変利得増幅器２１６で増幅する。コンデンサ２１８は可変利得増幅器２１６を第２のミクサ２２０と第３のミクサ２２２に結合する。第２のミクサ２２０は第２のローカル発振器２２４に接続し、第３のミクサ２２２は移相器２２３を介して第２のローカル発振器２２４に接続する。第２のローカル発振器２２４は移相器２２３と第２のミクサ２２０と第３のミクサ２２２に結合し、全体でＩＦ信号２１０をベースバンドＩ信号２２６とベースバンドＱ信号２２８にそれぞれ変換する。ベースバンドＩ信号２２６とベースバンドＱ信号２２８は、それぞれ望ましい信号を含むＡＣ成分と望ましくないＤＣオフセットを含む。ＤＣオフセットは受信機内の基本的な問題であって、一般にベースバンドＩ信号２２６とベースバンドＱ信号２２８を生成しまたは処理するのに用いるミクサおよびアナログ回路により生じる。
【００１８】
第２のミクサ２２０と第３のミクサ２２２は、対応する低域フィルタ２３０に結合する。低域フィルタ２３０は雑音帯域幅を減少させ、ベースバンドＩ信号２２６とベースバンドＱ信号２２８に関連する誤りサンプルをそれぞれ濾波する。各低域フィルタ２３０は対応するＡ／Ｄ変換器２３４に結合する増幅器２３２に接続する。Ａ／Ｄ変換器２３４はベースバンドＩ信号２２６とベースバンドＱ信号２２８をディジタル・ベースバンドＩ信号２３６とディジタル・ベースバンドＱ信号２３８にそれぞれ変換する。
【００１９】
ディジタル・ベースバンドＩ信号２３６とディジタル・ベースバンドＱ信号２３８を第１のプレローディング装置２４０と第２のプレローディング装置２４２にそれぞれ入力する。繰返しを避けるため、第１のプレローディング装置２４０だけを説明する。なぜなら、第２のプレローディング装置２４２と第１のプレローディング装置２４０は同じ構成と機能性を有するからである。
【００２０】
第１のプレローディング装置２４０はカウンタ２４４を備える。カウンタ２４４はスイッチ２４６を選択的に制御して（実線）、ディジタル・ベースバンドＩ信号２３６からの所定数のシンボルをプロセッサ２４８に導く。この所定数のシンボルは、望ましくないＤＣオフセットに起因する過渡信号の必要な抑制に従って、１、２、４、またはそれ以上の任意の数のシンボルでよい。過渡信号を抑制すれば、チャンネル・フィルタ２５０の過渡整定時間すなわち立上がり時間を削減することができる。ここで過渡整定時間は、チャンネル・フィルタ２５０が望ましくないＤＣオフセットを許容レベルまで下げるのに必要な時間の長さである。
【００２１】
過渡信号を抑制するため、プロセッサ２４８はディジタル・ベースバンドＩ信号２３６からの所定数のシンボルを用いて平均ＤＣオフセットを計算する。平均ＤＣオフセットを計算した後、カウンタ２４４がスイッチ２４６を切り替えて（点線）残りのディジタル・ベースバンドＩ信号２３８をチャンネル・フィルタに結合する前に、プロセッサ２４８は計算した平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタ２５０にプレロードまたはプレセットする。次に残りのディジタル・ベースバンドＩ信号２３８をチャンネル・フィルタ２５０で濾波し、ディジタル復調器２５２でディジタル的に復調して、所望の信号２５４を出力する。
【００２２】
チャンネル・フィルタ２５０は、例えばＲＣフィルタで形成したアナログ・フィルタか、または有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタで形成したディジタル・フィルタでよい。ＦＩＲフィルタで形成した場合は、チャンネル・フィルタ２５０はゼロだけを含む伝達関数を有し、過渡整定時間はフィルタの長さに等しく、ＦＩＲフィルタの帯域幅とロールオフに依存する。その結果、ＤＣレベルのシフトすなわちＤＣオフセットに起因する過渡信号は、計算された平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタ２５０にプレロードすることにより効果的に打ち消される（図５参照）。
【００２３】
理解されるように、計算された平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタ２５０にプレロードすると、隣接タイムスロット中にチャンネル・フィルタを早目に起動する必要がなくなるので、チャンネル・フィルタ２５０は隣接タイムスロットからの電力に影響されなくなる。過渡信号が減少し、また隣接タイムスロット中にフィルタを起動する必要がないので、フィルタの電力消費は減少する。
【００２４】
図３は本発明に係る好ましい方法３００の基本的なステップを示す。好ましい方法３００と無線受信機２００は、所定のタイムスロット中に無線信号を定期的に受信する時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信システムで用いるのが好ましい。ＴＤＭＡ通信システムは次の標準または仕様に基づいてよい。例えば、移動体通信用クローバル・システム（ＧＳＭ）仕様、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）標準、ディジタル通信システム（ＤＣＳ）標準である。
【００２５】
ステップ３０２で開始して、受信した無線信号をベースバンドＩ信号２２６とベースバンドＱ信号２２８に復調する。ステップ３０４で、ベースバンドＩ信号２２６とベースバンドＱ信号２２８をＡ／Ｄ変換器２３４でディジタル・ベースバンドＩ信号２３６とディジタル・ベースバンドＱ信号２３８にそれぞれ変換する。分かりやすくするために、第１のプレローディング装置２４０だけについて説明する。なぜなら、第２のプレローディング装置２４２Ｑは第１のプレローディング装置２４０と同じ構造と機能性を有するからである。
【００２６】
ステップ３０６で、第１のプレローディング装置２４０のカウンタ２４４をセットして、ディジタル・ベースバンドＩ信号２３６のヘッド部内にある所定数のシンボルを、チャンネル・フィルタ２５０ではなくプロセッサ２４８に向けて送る。この場合も、所定数のシンボルは、望ましくないＤＣオフセットに起因する過渡信号の必要な抑制に従って、任意の数にセットしてよい。過渡信号は、受信した無線信号に比べて優勢になることがあるので抑制しなければならない。例えば、二重バンド・ホモダイン無線受信機では、受信した無線信号より過渡信号が５０ｄＢも高いことがある。
【００２７】
ステップ３０８で、プロセッサ２４８はディジタル・ベースバンドＩ信号２３６の所定数のシンボルを用いて平均ＤＣオフセットを計算する。平均ＤＣオフセットはプレロード値とも言う。
ステップ３１０で、カウンタ２４４がスイッチ２４６を切り替えて残りのディジタル・ベースバンドＩ信号２３６をチャンネル・フィルタに経路選択する前に、プロセッサ２４８は計算された平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタ２５０にプレロードする。より特定して述べると、チャンネル・フィルタ２５０の内部状態を平均ＤＣオフセット値に等しくセットして、チャンネル・フィルタ内の過渡整定時間を効果的に削減する。
【００２８】
ステップ３１２で、カウンタ２４４はスイッチ２４６を切り替えて、残りのディジタル・ベースバンドＩ信号２３８がチャンネル・フィルタ２５０を通るように経路選択する。最後にステップ３１４で、濾波されたディジタル・ベースバンドＩ信号２３８をディジタル復調器２５２でディジタル的に復調する。
【００２９】
図４は、計算された平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタ２５０にプレロードしないときの無線受信機２００（例えば、ＧＳＭ無線受信機）の出力を示すグラフである。
図５は、本発明に係る、平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタ２５０にプレロードしたときの無線受信機２００（例えば、ＧＳＭ無線受信機）の出力を示すグラフである。
【００３０】
以上から当業者が容易に理解するように、本発明は望ましくないＤＣオフセットを効果的に補償し、信号がチャンネル・フィルタを通るように経路選択をする前に平均ＤＣオフセットをチャンネル・フィルタにプレロードすることにより、チャンネル・フィルタの立上がり時間を最小にする、無線受信機と方法を提供する。またここに開示した無線受信機は、隣接タイムスロットでのチャンネル・フィルタに起因する干渉を効果的に抑制する。
【００３１】
本発明に係る方法と装置の１つの実施の形態を添付の図面と詳細な説明に示したが、理解されるように、本発明はここに開示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲から逸れることなく、種々の再配置や変更や代替が可能である。
【図面の簡単な説明】
添付の図面に関連して詳細な説明を参照すれば本発明の方法と装置の完全な理解が得られる。
【図１】 複雑なアナログＤＣオフセット補償回路を組み込んだ従来の無線受信機のブロック図である。
【図２】 信号を濾波する前に平均ＤＣオフセットをフィルタにプレロードすることにより望ましくないＤＣオフセットを補償する、本発明に係る無線受信機のブロック図である。
【図３】 本発明に係る好ましい方法の基本的なステップを示す流れ図である。
【図４】 平均ＤＣオフセットをフィルタにプレロードしないときの、図２の無線受信機の出力信号を示すグラフである。
【図５】 平均ＤＣオフセットをフィルタにプレロードしたときの、図２の無線受信機の出力信号を示すグラフである。

Claims (1)

1. 通信端末であって、
   無線信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナに結合し、前記無線信号をベースバンド同相（Ｉ）信号とベースバンド直角（Ｑ）信号に復調するアナログ部と、
   前記アナログ部に結合し、前記ベースバンドＩ信号とベースバンドＱ信号をディジタル・ベースバンドＩ信号とディジタル・ベースバンドＱ信号にそれぞれ変換するアナログ・ディジタル部と、
   前記ディジタル・ベースバンドＩ信号とディジタル・ベースバンドＱ信号をそれぞれ濾波してＤＣオフセットを補償する第１のチャンネル・フィルタと第２のチャンネル・フィルタと、
   第１のプレローディング装置であって、前記アナログ・ディジタル部と前記第１のチャンネル・フィルタに結合し、前記ディジタル・ベースバンドＩ信号からの所定数のシンボルを用いてその第１の平均ＤＣオフセットを計算し、前記第１のチャンネル・フィルタで前記ディジタル・ベースバンドＩ信号を濾波する前に前記計算された第１の平均ＤＣオフセットを前記第１のチャンネル・フィルタにプレロードする、第１のプレローディング装置であって、前記第１のプレローディング装置は、スイッチを選択的に制御して前記ディジタル・ベースバンドＩ信号からの所定数のシンボルを、前記第１の平均ＤＣオフセットを計算するプロセッサに向ける第１のカウンタを更に備え、当該カウンタが前記スイッチを選択的に制御して前記残りのディジタル・ベースバンドＩ信号を前記第１のチャンネル・フィルタに向ける前に前記プロセッサは前記計算された第１の平均ＤＣオフセットを前記第１のチャンネル・フィルタにプレロードする、第１のプレローディング装置と、及び
   第２のプレローディング装置であって、前記アナログ・ディジタル部と前記第２のチャンネル・フィルタに結合し、前記ディジタル・ベースバンドＱ信号からの所定数のシンボルを用いて第２の平均ＤＣオフセットを計算し、前記第２のチャンネル・フィルタで前記ディジタル・ベースバンドＱ信号を濾波する前に前記計算された第２の平均ＤＣオフセットを前記第２のチャンネル・フィルタにプレロードする、第２のプレローディング装置であって、当該第２のプレローディング装置は、スイッチを選択的に制御して前記ディジタル・ベースバンドＱ信号からの所定数のシンボルを、前記第２の平均ＤＣオフセットを計算するプロセッサに向けるカウンタを更に備え、当該カウンタが前記スイッチを選択的に制御して前記残りのディジタル・ベースバンドＱ信号を前記第２のチャンネル・フィルタに向ける前に前記プロセッサは前記計算された第２の平均ＤＣオフセットを前記第２のチャンネル・フィルタにプレロードする、第２のプレローディング装置と、
   を備えた通信端末。

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