JP3794822B2 - コード拡散方式における受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コード拡散方式における受信装置に関し、高周波の受信信号を直接復調することで、従来の高周波の受信信号を処理する回路部分をできるだけ少なくした受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
スペクトル拡散通信の一つである符号分割多元接続(CDMA:Code Division Multiple Access )は、携帯電話の通信や高速データ通信等において、限られた周波数の中でより多くのチャネルを生成することができる通信方式として注目されている。このCDMA通信システムにおける2つの通信ユニット間での通信は、通信チャネルの周波数帯上で送信データ信号を固有の拡散コードにより拡散して行われる。その結果、通信される信号は、他の通信される信号と同じ周波数帯にあっても、固有の拡散コードによって分離される。即ち、受信側で、送信された信号を拡散コードで逆拡散することにより、もとの送信データ信号が通信チャネルから取り出される。また、更に拡散コードで拡散された送信信号は、4相位相シフトキーイング等のデジタル変調されて送信される。4相位相シフトキーイング等のデジタル変調を行うことにより、送信波の周波数帯をできるだけ狭くし、且つ同一通信チャネル上の他の送信波との干渉を低減することが可能になる。
【0003】
上記の通り、コード拡散処理と4相位相シフトキーイング等は、全てデジタル信号で処理されるので、近年においては、これらの処理をデジタル・シグナル・プロセッサにより行うのが一般的になっている。
【0004】
図1は、従来のコード拡散方式における受信装置の例を示す図である。この従来例では、受信アンテナ10により受信された通信信号を、バンドパスフィルタ2を通過させることで、通信チャネルの周波数帯の信号を取り出し、ローノイズアンプ3で増幅する。そして、乗算器4でその増幅された信号に局部周波数fL を持つ信号Lo1を乗算することで、キャリア周波数fR から中間周波数fM に落とす。乗算した結果、周波数は、fR −fL とfR +fL になり、更にバンドパスフィルタ5を通過させて、中間周波数fM =fR −fL の信号6が生成される。
【0005】
その後、第二の局部周波数Lo2のπ/2ずれた信号を、乗算器7,8で乗算することで、直交検波(直交復調)が行われる。即ち、送信側で直交変調が行われた通信信号に対して、π/2ずれた第二の局部周波数Lo2を持つ信号を乗算することで、ベースバンド周波数のI成分の信号とQ成分の信号とが生成される。それぞれの信号は、ADコンバータ56,58によりデジタル信号に変換されて、デジタル・シグナル・プロセッサ70に入力される。デジタル・シグナル・プロセッサ70では、コード拡散されたベースバンドの信号が、拡散コードにより逆拡散(コード相関)され、そして、元の送信されたデジタル信号に戻される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来例では、拡散コードによる逆拡散処理が最終段のデジタル・シグナル・プロセッサ70で行われるので、そのデジタル・シグナル・プロセッサ70に至るまでの回路では、同じ周波数帯にある他のチャネルの信号を含んだ信号を処理する必要があり、そのダイナミックレンジを広くする必要がある。特に、チャネル数を増やして多重度を高くとる程に、所要のダイナミックレンジが広くなると共に、信号の帯域幅も広くなる。その為、受信アンテナ1からデジタル・シグナル・プロセッサ70までのアナログ回路のダイナミックレンジを十分広くする必要があり、大きなSN比が要求される。
【0007】
更に、拡散コードによる逆拡散処理(コード相関)は高速のデジタル処理が要求される。特に、多重度が高くなる程、この高速デジタル処理の要求が高くなり、デジタル・シグナル・プロセッサ70の消費電力の増加を招く。かかる点は、携帯通信端末等では、消費電力節約の要請があり、デジタル・シグナル・プロセッサの動作速度を十分高速にできないことと相反する。
【0008】
そこで、本発明の目的は、アナログ回路のダイナミックレンジを広くする必要がないコード拡散通信方式の受信装置を提供することにある。
【0009】
更に、本発明の別の目的は、拡散コードによる逆拡散処理(コード相関)にデジタル処理を利用しないコード拡散通信方式の受信装置を提供することにある。
【0010】
更に、本発明の別の目的は、高周波の受信信号に対して直接、コード逆拡散と直交復調することが可能なコード拡散方式における受信装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する為に、本発明は、コード拡散通信方式の受信装置において、コード拡散、直交変調、周波数変調が施された信号を受信する受信部と、拡散コードを直交変調し、該直交変調された複素信号またはその逆数信号にローカル周波数信号を乗じた復調信号を生成する復調信号生成部と、前記受信手段が受信した受信信号の極性を、前記復調信号の位相タイミングに応答して検出し、前記検出された極性に従って前記コード拡散が施される前の信号を検出する復調回路とを有することを特徴とする。
【0012】
上記発明によれば、受信装置において、送信側での処理と同様にして拡散コードを直交変調してローカル周波数信号で変調した復調信号を生成し、その復調信号の位相タイミングに応答して、受信した高周波受信信号の極性を検出することで、ベースバンドの送信データ信号を検出することができる。従って、高周波の受信信号の最初の部分でコード逆拡散(コード相関)と直交復調が同時にされ、従来の高周波アナログ信号を処理する回路を格段に減らすことができる。
【0013】
更に、上記の本発明において、前記復調回路は、前記受信信号が入力され、前記復調信号の位相タイミングに応答して前記受信信号のピーク値の極性を検出するデルタ・アナログデジタルコンバータと、該デルタ・アナログデジタルコンバータの出力を積分するカウンタとを有することを特徴とする。
【0014】
更に、上記の発明において、前記デルタ・アナログデジタルコンバータは、前記受信信号が入力される入力容量と、前記入力容量に接続されたコンパレータと、前記コンパレータの出力を前記入力容量に遅延して負帰還するフィードバックループとを有し、前記コンパレータは、前記復調信号の位相タイミングに応答して前記出力の負帰還値と入力される受信信号との和の極性を検出して2値の出力を生成し、前記カウンタは、前記出力に応じてカウントアップまたはカウントダウンすることを特徴とする。
【0015】
上記のデルタ・アナログデジタルコンバータを利用することにより、復調信号の位相タイミングに応答して行われる高周波の受信信号の極性の検出が、コンパレータの感度の高い領域での動作を通じて行われるので、高周波の受信信号の極性の検出を行うことが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲がその実施の形態に限定されるものではない。
【0017】
図2は、コード拡散方式の送信側の構成例を示す図である。本発明の対象である受信装置の理解を容易にする為に、まず送信側の構成例を説明する。
【0018】
まず、送信されるデータ80に対して、送信チャネルに固有の拡散コード81をEORゲート82で合成することで、コード拡散が行われる。即ち、送信データの1,0に対して、複数ビット長の拡散コード81がEORゲート82で合成されることで、コード拡散された信号83は、送信データの1,0をそれぞれ極性が反転した拡散コード81に置き換えたビット列の信号となる。このコード拡散されたビット列のデータ83が、直交変調の為に、直並列変換回路84及び直交変換部90により、例えば2ビット列毎に4つのシンボル点のデータに変換される。更に、フィルタ91,92,及びDAコンバータ93,94を介して、2ビット列が4つの並列データus 、uc に変換される。これらのデータus 、uc に、任意の中間周波数を持つローカル信号Lo3とそれからπ/2ずれた信号とがそれぞれ乗算器85,86で乗算され、それぞれI成分信号とQ成分信号とが生成される。このI成分信号とQ成分信号とが合成器87で合成され、さらに搬送波周波数に上げる為に、ローカル信号Lo4が乗算器88で乗算さし、送信アンテナ89から送信される。
【0019】
この様に、送信側では、送信データ80に対して拡散コード81によりコード拡散が行われ、更にそのビット列に対してデジタル変調である直交変調が行われる。しかも、ローパスフィルタ91,92は、ハーフネクィスト特性を有し、直交変調後のシンボル点間の移動の周波数以外のノイズを除去する。
【0020】
図3は、本実施の形態例のコード拡散方式の受信装置の構成例を示す図である。図2に示した送信装置において送信データ信号に対しコード拡散され、直交変調され、そして周波数変調された高周波信号RFが、受信装置のアンテナ1で受信される。受信信号は、バンドパスフィルタ2により使用周波数帯以外の信号を除去され、ノーノイズ・アンプ3により増幅される。その高周波受信信号RFが、復調回路10に供給される。復調回路10では、復調信号SLoの位相タイミングに応答して、受信信号RFのピーク値の極性が検出される。
【0021】
一方、復調信号生成回路62は、拡散コードを直交変調して複素数信号を生成するデジタルシグナルプロセッサ100と、その出力であるデジタルのI信号とQ信号とをアナログ信号に変換するデジタルアナログ・コンバータ25,27を有する。アナログ信号に変換されたI信号28とQ信号30に対して、ローカル周波数信号Lo及びそれから位相がπ/2だけずれた信号が乗算器32,34でそれぞれ乗算される。即ち、送信側と同様にローカル周波数信号Loにより周波数変調されることになる。そして、高周波に変調されたI信号40とQ信号42とが、加算器44により合成される。合成された信号46は、π/2シフト回路48によりその位相がπ/2だけシフトされ、変調信号SLoが生成される。
【0022】
受信信号RFのキャリア周波数の検出と、拡散コードのタイミングの検出とが、キャリアリカバリ・タイミングリカバリ回路64にて行われる。そこで検出されたキャリア周波数に応じて、ローカル周波数Loが生成される。また、デジタルシグナルプロセッサ100は、検出されたタイミングに応じて、送信側と位相同期した拡散コードを生成する。従って、変調信号SLoは、受信信号RFの拡散コードの位相と同期し、且つ受信信号RFを同じ高い周波数または所定の関係の高い周波数を有する。
【0023】
復調回路10は、デルタ・アナログデジタルコンバータ11と積分用のカウンタ12を有する。デルタ・アナログデジタルコンバータ11は、復調信号SLoの位相タイミングに応答して、受信信号RFのピーク値の極性を検出する。例えば、デルタ・アナログデジタルコンバータ11では、受信信号RFのピーク値が正か負かの極性が、1または0の検出信号として出力される。そして、その検出信号が、積分機能を有するカウンタ12によりカウントされる。このカウンタ12は、後述する通り、拡散コードの周期内におけるデルタ・ADコンバータの検出信号をカウントし、そのカウント値が別のデジタルシグナルプロセッサ60に供給される。このデジタルシグナルプロセッサ60内で、ベースバンドの受信データ信号が生成される。
【0024】
図4は、復調信号生成回路の構成例を示す図である。図4は、一部図3と重複し、図3に示された引用番号が対応する部分に与えられる。図4に示された復調信号生成回路62では、拡散コード発生回路16が、送受信局間に割り当てられた拡散コードであって、送信側の拡散コード信号と位相が一致した拡散コード信号17を生成する。前述のキャリアリカバリ・タイミングリカバリ回路64が、拡散コード信号の位相を変化させた時に受信信号が最も強くなる時の位相を検出する等の通常の方式によりタイミングを検出する。そして、この拡散コード発生回路16は、その検出されたタイミングに応じて、送信側と位相が一致した拡散コード信号17を生成する。
【0025】
更に、変調信号生成回路62では、直並列変換回路18により、例えば拡散コード17の2ビット列が直並列変換され、直交変換回路19に供給される。この処理は、直交変調の処理と同じである。
【0026】
そして、直交変換回路19が、上記の2ビット列の信号を4つのシンボル点に変換し、そのシンボル点の座標のI成分の信号20とQ成分の信号22を生成する。これらの信号20,22が、ローパスフィルタ24,26を通過する。このローパスフィルタ24,26は、例えばRRCOS(Root Raised Cosine) 等のハーフナイクィストフィルタ(Nyquest Filter) で構成され、直並列変換された結果生成された4つのシンボル点の間を移動する信号の高周波成分を除去する。言い換えれば、シンボル点を移動する周期以外の周波数の信号ノイズが除去される。このローパスフィルタ24,26は、直交変換回路19の入力側に設けられても良い。
【0027】
そのローパスフィルタを通過した信号は、ノーマライズ回路23により振幅を一定にされ、DAコンバータ25,27によりアナログ信号28,30に変換される。このアナログのI成分信号28,Q成分信号30に、図3で説明した通り、局部発振回路により生成されたローカル周波数信号Loが乗算器32,34で乗じられる。I成分信号28とQ成分信号30とに、π/2シフト回路38により位相がπ/2ずらされた局部発振周波数信号Loが乗算されることで、I信号40とQ信号42とが生成される。この局部発振周波数信号Loは、受信された信号43の搬送波信号と同じまたは所定の関係の周波数を有し、局部発振周波数信号Loが乗じられることにより、搬送波信号と同じまたは所定の関係の周波数帯のI信号40とQ信号42とが生成される。
【0028】
図4のDAコンバータ25,27より前段の回路が、図3に示された、デジタルシグナルプロセッサ100内で実現される。
【0029】
図5は、復調回路10の具体的構成例を示す図である。復調回路10は、図3に示した通り、デルタ・アナログデジタルコンバータ11とその出力を積分するカウンタ12とを有する。デルタ・アナログデジタルコンバータ11は、受信信号RFが供給される入力容量110と、入力容量110に接続されたコンパレータ114と、遅延回路120と、デジタル・アナログコンバータ122と加算器112とを有する。コンパレータ114は、復調信号SLoをサンプリング信号として利用して、その信号の位相タイミングに応答して、入力信号S1を所定の閾値電圧と比較し比較結果をデジタル信号で出力する。コンパレータの出力S2は、遅延回路120とDAコンバータ122及び加算器112により負帰還され、そのアナログ電圧が、入力容量110に蓄積される。
【0030】
従って、デルタ・アナログデジタルコンバータ11は、入力信号S1と所定の閾値と比較し、比較結果であるその差分を入力側に負帰還する。そして、その差分が入力容量110に蓄積される。即ち、コンパレータ114の出力S2にHレベルが多くなると、それに応じて入力容量110にHレベルに対応するアナログ値が負帰還されて蓄積され、高周波の受信信号RFの高周波成分と蓄積された入力容量110のチャージレベルの和が、入力信号S1としてコンパレータ114に入力される。その結果、出力S2にHレベルが多くなると、入力信号S1の全体のレベルが引き下げられる。一方、出力S2にLレベルが多くなると、入力信号S1の全体のレベルが引き上げられる。こうすることにより、入力信号S1の検出される信号レベルを常にコンパレータ114のダイナミックレンジの中央部に維持することができ、高精度の比較動作を可能にする。コンパレータ114は、機能的には、入力信号S1と所定の図示しない閾値とを比較する比較回路116と、その比較結果を、復調信号SLoの位相タイミングに応答してラッチするラッチ回路118とを有する。尚、ラッチ回路118により、1周期分の遅延機能が実現されるときは、遅延回路120は不要である。
【0031】
また、コンパレータ114のデジタル出力S2は、Hレベルの時にカウンタ12をインクリメントし、Lレベルの時にディクリメントする。そして、カウンタ12は、拡散コードの1周期の期間中にインクリメントまたはディクリメントした積分値を出力する。
【0032】
図6は、別の実施の形態例の受信装置の構成を示す図である。局間の送信に利用された拡散コードを生成し、直交変調してI成分信号28とQ成分信号30とを生成するデジタルシグナルプロセッサ100とその出力段のDAコンバータ25,27は、図3の例と同様である。また、生成されたI成分信号28にローカル周波数信号Loである信号Loiを乗算し、Q成分信号30にローカル周波数信号Loと位相がπ/2ずれたローカル周波数信号Loqを乗算して、それぞれ周波数変調された復調信号SLoi,SLoqとが生成されることも図3の例と同じである。
【0033】
図6の例では、これらのI成分側の復調信号SLoiをI成分側の復調回路10Iに供給し、更にQ成分側の復調信号SLoqをQ成分側の復調回路10Qに供給する。それら2つの復調回路10I,10Qには、高周波の受信信号RFが供給され、上記の復調信号SLoi,SLoqをサンプリング信号として、その受信信号RFの極性が検出される。それぞれの復調回路で検出されたベースバンドの送信データ信号のI成分50とQ成分52とが、それぞれシリアル・パラレル変換回路56,58でパラレルに変換され、DSP60に供給される。DSP60内で、これらのI成分50とQ成分52とが合成され、送信データ信号が生成される。
【0034】
次に、図3、図4及び図5に示された構成の受信装置を利用して、受信信号RFが直接復調される原理について、図7〜図10を参照して説明する。
【0035】
図7は、送信側の変調を説明する図である。図7に示された参照番号は、図2の送信装置の参照番号を利用する。ここでは、一例として、送信データ80が「010011」の場合で、拡散コード81が任意の15ビットのビット列の場合で説明する。送信データ80と拡散コード81とがEOR回路82により合成され、その出力にコード拡散されたデータ列82が生成される。即ち、送信データ信号80が「1」なら15ビットの拡散コード81に変換され、送信データ信号80が「0」なら極性を反転させた15ビットの拡散コードに変換される。従って、EOR回路82の出力信号のコード拡散されたデータ列82は、送信データ80の極性が変化する毎に、その極性が反転することになる。
【0036】
そして、図2に示されたシリアル・パラレル変換回路84により、2ビット列に変換され、図2の直交変換部90にて図8に示された4つのシンボル点に変換される。図8は、2ビット列を4つのシンボル点に変換する例を示す図である。コード拡散されたデータ列82が、2ビット列毎に分けられ、それぞれ対応するシンボル点に変換される。このシンボル点におけるI成分信号とQ成分信号とが、図2におけるuc,us信号となる。この直交変調された信号uc,usに、π/2ずつずれたローカル周波数信号Lo3を乗算することで、周波数変調が行われる。そして、それらの周波数変調された信号が合成されて、アンテナ89から送信される。
【0037】
図9は、変調信号SLoを説明する図である。図中の参照番号は、図4に示された参照番号と同じである。変調信号SLoの生成も送信データをコード拡散した信号に対するのと同様にして行われる。拡散コード17は、ここでも同様に15ビットのビット列である。受信装置側では、前記した通り受信信号から使用された拡散コードを検出することができる。そして、シリアル・パラレル変換回路18と直交変換回路19で、同様に2ビットのビット列が4つのシンボル点に変換され、そのI成分信号20とQ成分信号22とが生成される。そして、送信キャリア信号と同じまたは所定の関係の周波数をもつローカル周波数信号Loi,Loqを乗じることで、周波数変調されて、それぞれの復調信号SLoi,SLoqが生成される。
【0038】
図10は、図5に示したデルタ・ADコンバータ11内の動作を説明する為の図である。図中の参照番号は、図5の参照番号と同じである。図10には、擬似的に受信信号RFが示される。受信信号RFは、送信データ「010」が拡散コードに変換されて生成されているので、送信データ1と0とでその極性が反転する。それに対して、図3に示された通り、復調信号SLoi,SLoqを合成した信号46は、送信データ1に対応する拡散コードに対する受信信号RFと同じ位相関係を有する。そして、図3では、この信号46の位相をπ/2だけずらして、復調信号SLoが生成される。この復調信号SLoの位相タイミングが、デルタ・ADコンバータ11のサンプリングタイミングとなる。ここでの例では、デルタ・ADコンバータ11の比較タイミングは、復調信号SLoのゼロクロス点(位相角0°)である。即ち、信号46より90°ずれたタイミング(図10中SLoで示されるサンプリング点)で、コンパレータ114は比較動作する。即ち、受信信号RFのピーク値が正か負かの比較が、コンパレータ114にて行われるのである。
【0039】
その場合のコンパレータ114の出力S2と、入力S1との関係が、図10に示される。データが0の場合は、復調信号SLoと受信信号RFとが逆極性である。従って、復調信号SLoのサンプリング点での受信信号RFのピーク値は負であるので、コンパレータ114の出力S2は、最初、出力「0」(Lレベル)が多く出力される。従って、その出力が負帰還されて入力容量110に積分される。それに伴い、コンパレータ114の入力S1のレベルは徐々に上昇し、その下側のピーク値がゼロ近傍となる。従って、その後は、コンパレータ114の出力S2は、0と1の出力がほぼ同数となる。コンパレータ114の出力に応じて、積分用のカウンタ12がインクリメントまたはディクリメントされる。受信データが0の時は、図10の例ではカウンタ12が頻繁にディクリメントされる。従って、1周期後のカウンタ12の出力を見ることにより、受信データが0であることを検出することができる。
【0040】
一方、受信データが0から1に変化すると、その受信信号RFは、復調信号46と同じ位相関係を有する。従って、復調信号46をπ/2だけずらしたサンプリング用の復調信号SLoのゼロクロス点は、受信信号RFの高い側のピーク値と同期する。従って、コンパレータ114において、データが0から1に変化した時に出力「1」(Hレベル)が多く生成される。その出力が入力側に負帰還されて入力容量110に蓄積されるので、入力信号S1のレベルは徐々に下がる。そして、入力信号S1のピーク値は、ほぼゼロ近傍となる。このコンパレータ114の出力S2に応じてカウンタ12がインクリメントまたはディクリメントされるので、その周期の最後にカウンタ12の値を参照することで、受信データが「1」であることが検出される。
【0041】
図11〜図12は、本発明者によるシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションでは、上記と同様に送信データが「010011」に対して、所定の15ビット列の拡散コードを使用した。そのシミュレーションにおける受信信号RF(図11)と、変調信号SLo(図12)と、逆複素数の変調信号SLo(図13)と、コンパレータ114の入力信号S1(図14)と、カウンタ15の出力(図15)とがそれぞれ示される。図14に示された入力信号S1は、図10で説明した通り、送信データ「010011」に対して正、負、正、正、負、負となる。そして、コンパレータ114の出力S2によりインクリメントまたはディクリメントされたカウンタの出力は、図15に示される通り、データ0では負、データ1では正となっていることが理解される。
【0042】
図3において、復調信号SLoの位相が、π/2シフト回路48によりπ/2シフトされている。しかしながら、かかるπ/2シフト回路48は、ローカル周波数信号LoiとLoqの位相関係を、受信信号のキャリア信号のI成分信号CiとQ成分信号Cqの位相に応じて適宜設定することにより、不要になる。
【0043】
図16は、キャリア信号と復調信号生成回路のローカル周波数信号との位相関係の例を示す図である。図16(1)は、上記のπ/2シフト回路48を不要にすることができるキャリア信号Ci,Cqとローカル周波数信号Loi,Loqとの位相関係を示す。この例では、送信信号のキャリア信号のI成分信号CiがQ成分信号Cqより90°位相が進んだ関係である。それに対して、図3または図4に示されるローカル周波数信号Loi,Loqは、キャリア信号Cq,Ciよりそれぞれ位相が180°進んだ関係になる。
【0044】
更に、図4に示した復調信号生成回路において、拡散コード17を直交変調した信号をそのまま復調信号Sloi,SLoqとして利用した。しかしながら、例えば、直交変換回路19あるいはノーマライズ回路23にて、その複素数の逆数を求めて、その逆数から復調信号を求めることもできる。
【0045】
図16(2)は、拡散コードを直交変調してその逆複素数を利用した場合の、キャリア信号Ci,Cqとローカル周波数信号Loi,Loqとの位相関係を示す。図示される通り、図16(1)に比較すると、ローカル周波数信号Loi,Loqの位相関係が逆になり、それぞれ対応するキャリア信号の成分と位相が90°進み、及び90°遅れている。かかる関係にすることで、拡散コードを直交変調してその逆数を利用しても、サンプル信号として適正な位相タイミングを有する復調信号SLoを生成することができる。
【0046】
図16の位相関係は、一例にすぎない。キャリア信号Ci,Cqの位相関係に応じて、ローカル周波数信号Loi,Loqの位相関係を種々変更して、所望の復調信号が生成されることは、当業者には自明である。
【0047】
図17は、デルタ・ADコンバータ11の詳細回路図である。この例では、デルタ・ADコンバータ11は、受信信号RFとその反転信号RFBを生成する反転回路4と、両信号RF,RFBがそれぞれ入力される入力容量110,110Bと、それらの反転信号を入力するコンパレータ116と、その出力を保持するラッチ回路118を有する。コンパレータ116自体もラッチ機能を有し、コンパレータ116とラッチ回路118は、マスタースレーブのラッチ回路の構成となる。スレーブ回路としてラッチ回路118を設けることで、1クロック遅延機能をもたせることができる。そして、それぞれのコンパレータ116とラッチ回路118は、復調信号SLoとその反転信号SLoBとによりその動作が制御される。そして、ラッチ回路118の出力Q1,Q1Bとが、負帰還され、電流源152〜154を制御するトランジスタ150,151を制御する。例えば、出力Q1がHレベル(出力1)なら、トランジスタ150が導通し、電流源152により入力容量110から電荷が引き抜かれて、コンパレータ116への入力レベルが引き下げられる。逆に、出力Q1がLレベル(出力0)なら、トランジスタ151が導通し、電流源153により入力容量110に電荷が蓄積されて、コンパレータ116への入力レベルが引き上げられる。
【0048】
図18は、コンパレータ116の具体的な回路図である。図示される通り、このコンパレータ116は、高速動作が可能なHEMTトランジスタの回路で実現されることが好ましい。
【0049】
図18に示されたコンパレータ回路は、高速比較を可能にするDラッチ回路機能を有する。サンプリングクロック信号として復調信号SLoとその反転信号SLoBとが使用される。入力信号S1,S1Bは、差動回路を構成するトランジスタ120と121のゲートにそれぞれ供給される。これらのトランジスタ120,121には、電源VDD側にデプレッション型の負荷トランジスタ122,123が接続される。また、復調信号SLoは、トランジスタ120,121の共通ソース側に接続された電流源トランジスタ124のゲートに接続される。
【0050】
今、復調信号SLoが位相角0°を通過するタイミングで、その反転信号SLoBは復調信号SLoBより低くなる。従って、電流源トランジスタ132に接続されるトランジスタ124,128,131のうち、トランジスタ124,128が導通する。その結果、差動回路を構成するトランジスタ120,121のいずれか一方が導通する。例えば、入力信号S1がその反転信号S1Bよりも高い場合は、トランジスタ120が導通し、ノードn1のレベルを引き下げる。一方、トランジスタ121が非導通となり、ノードn2のレベルが引き上げられる。ノードn1,n2のレベルは、ソースフォロワートランジスタ136,137により出力Q,QBをそれぞれH、Lレベルにする。
【0051】
その後、復調信号SLoとその反転信号SLoBの極性が反転すると(位相角180°)、トランジスタ131が導通し、ラッチ回路を構成するトランジスタ129,130のうち、Hレベルの出力Qが供給されるトランジスタ129が導通して、ノードn1(Lレベル)とノードn2(Hレベル)の状態がラッチされる。
【0052】
トランジスタ133,134と抵抗r1,r2と、追加の差動回路を構成するトランジスタ126,127,128とは、コモンフィードバック回路を構成する。この回路により、出力Q,QBのレベルを安定させることができる。即ち、上記の例で説明すると、出力QがHレベル、出力QBがLレベルになると、その信号がトランジスタ126と127に正帰還される。その結果、トランジスタ126が導通し、出力QのHレベルが高くなりすぎることが防止される。同様に、トランジスタ127が非導通となり、出力QBのLレベルが低くなりすぎることが防止される。
【0053】
図19は、図6の実施の形態例に示された復調回路10I,10Qを示す図である。高周波の入力信号RFに対して、I成分信号50とQ成分信号52を生成する2系統の復調回路が示される。これらの復調回路は、図5と同じ構成であり、それぞれ同じ参照番号が与えられる。I成分側とQ成分側のコンパレータ114に供給される復調信号SLoは、π/2シフト回路124によりそれぞれπ/2ずつ位相がずれている。
【0054】
図20は、図19の復調回路の変形例である。この例では、コンパレータ114の出力が、カウンタ12に与えられ、デジタルのI成分信号50とQ成分信号52とが生成される。また、コンパレータ114の出力は、DAコンバータ126と積分回路127で構成されるアナログカウンタに供給され、アナログのI成分信号とQ成分信号とが生成される。
【0055】
図21は、デルタ・ADコンバータの別の構成を示す図である。図21には、図17と同様に、受信信号RFとその逆相信号RFBとが入力され、復調信号SLoとその逆相信号SLoBとがサンプリング信号として使用される。また、コンパレータ116とラッチ回路118、及び入力容量110は、図17の場合と同じである。
【0056】
図21に示されたデルタ・ADコンバータは、第1に、入力信号S1が入力バッファ150を介してコンパレータ116に供給される。図18に示される通り、入力信号S1、S1Bは、差動回路を構成するトランジスタ120,121のゲートに供給される。また、入力信号S1、S1Bは、出力信号S2が負帰還され比較的大きな振幅を有する。従って、入力信号S1、S1Bが直接トランジスタ120,121のゲートに接続されると、大きな振幅に伴いHEMTなどのMESFETに固有のゲート電流が発生する。このゲート電流により入力容量110の電荷がリークすることは避けなければならない。そこで、入力バッファ150を設けて、ゲート電流が発生しても、入力容量110の電荷がリークしないようにする。
【0057】
図22は、かかる入力バッファ150の具体的な回路図である。この回路では、入力端子Inがデプレッション型のトランジスタ160,161を介して出力端子Outに接続される。トランジスタ162は電流源である。反転入力端子に対しても、同様にデプレッション型のトランジスタ165,166,167が設けられる。かかる入力バッファ回路150では、入力端子Inの電圧の変動が、そのまま出力端子Outに伝えられる。但し、出力端子Outからゲート電流が流れても、入力端子Inから流れることはなく、入力容量110からの電荷のリークの問題は回避される。
【0058】
図21にもどり、図21のデルタ・ADコンバータのフィードバックループは、抵抗r10、容量154の帰還回路をもつ増幅回路152、及び抵抗r14で構成される。増幅回路152のゲインを大きくすることにより、アナログ的にイマジナリーショートとなり、フィードバックループとして適している。
【0059】
図23は、デルタ・ADコンバータの別の構成を示す図である。この例では、図21と同様に入力バッファ150を設けて、コンパレータ116のゲート電流による入力容量110の電荷のリークを防止する。更に、図23の例では、フィードバックループに、チャージポンプ回路CPが利用される。このチャージポンプ回路CPは、図中に具体的に示される通り、逆相のタイミング信号C,CBを利用して、トランジスタ170,171を交互に導通させる。出力信号S2がHレベルであれば、トランジスタ170が導通したときに容量Cpにチャージが充電され、その後に導通するトランジスタ172経由で、容量Cpのチャージが入力側に転送される。この様に、図23に示されたフィードバックループは、デジタル出力をアナログ値に変換して、入力側の入力容量110にフィードバックする。
【0060】
図24は、本実施の形態例の送受信器の構成を示す図である。この例には、拡散コードを生成するDSP100と、送信側の回路200と、受信側の回路300と、送信側の増幅回路の歪みを補正する為に送信信号を監視して復調する補正回路400とが設けられる。この送受信器は、DSP100により拡散コードの生成と直交変調とが行われる。従って、送信側の回路200に供給するI成分信号とQ成分信号の生成に加えて、受信側の回路300のコンパレータ114に与える復調信号SLoの生成の為のI成分信号及びQ成分信号と、補正回路400のコンパレータ414に与える復調信号SLoの生成の為のI成分信号及びQ成分信号とを生成する。尚、図中、復調信号SLoを生成する復調信号生成回路は省略しているが、図3に示された回路62と同等である。
【0061】
補正回路400は、送信側の回路200の出力をカップリング素子402を利用した容量結合により受信し、送信側の回路200のプリアンプ201,メインアンプ202により発生する歪みの程度を検出する。そのために、補正回路400は、受信回路と同様に、入力容量410、復調信号SLoの位相タイミングで受信信号の極性を検出するコンパレータ414、その負帰還回路、及びカウンタ412を有する。従って、送信される信号を直接復調し、検出された送信データ信号がDSP100に供給される。DSP100は、その送信データ信号から増幅器の歪みを検出し、その歪みを補正するように生成するI成分信号とQ成分信号とを、それぞれDAコンバータ93,94に供給する。
【0062】
DSP100は、補正回路400から供給された信号と送信しようとする信号とを比較し、それらの振幅の誤差と位相の誤差を検出し、送信しようとする信号を補正する。この補正回路については、別途、本出願人により特願平9−241457号にて出願した明細書に説明されている。
【0063】
受信側の回路300は、前述した通りである。アンテナ1側に設けられた減衰器ATTとゲインコントロールアンプGCAの制御が、それぞれDSP100からの制御信号により行われる。即ち、受信側回路300により検出された受信データ信号を監視して、最適なレベルが受信側回路300に供給される様に、減衰器とゲインコントロールアンプとが制御される。
【0064】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、受信装置内の高周波の受信信号を処理する為の高周波回路を大幅に簡略することができ、低消費電力、小型化、高信頼、低コストの設計が可能になる。特に、本発明によれば、受信された高周波信号に対してコード相関と直交復調とを直接行うことができる。また、その受信回路の原理を利用して送信側に送信信号を監視する補正回路を簡単に形成することもできる。
【0065】
本発明によれば、復調回路をデルタ・アナログ・デジタルコンバータとラッチ回路及びカウンタで構成することができ、低雑音のHEMTなどにより集積化することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のコード拡散方式における受信装置の例を示す図である。
【図2】コード拡散方式の送信側の構成例を示す図である。
【図3】本実施の形態例のコード拡散方式の受信装置の構成例を示す図である。
【図4】復調信号生成回路の構成例を示す図である。
【図5】復調回路10の具体的構成例を示す図である。
【図6】別の実施の形態例の受信装置の構成を示す図である。
【図7】送信側の変調を説明する図である。
【図8】送信側の変調を説明する図である。
【図9】変調信号SLoを説明する図である。
【図10】図5に示したデルタ・ADコンバータ内の動作を説明する為の図である。
【図11】シミュレーションにおける受信信号RF
【図12】シミュレーションにおける変調信号SLo
【図13】シミュレーションにおける逆複素数の変調信号SLo
【図14】シミュレーションにおけるコンパレータ114の入力信号S1
【図15】シミュレーションにおけるカウンタ15の出力
【図16】キャリア信号と復調信号との位相関係を示す図である。
【図17】デルタ・ADコンバータ11の詳細回路図である。
【図18】コンパレータ116の具体的な回路図である。
【図19】図6の実施の形態例に示された復調回路10I,10Qを示す図である。
【図20】図19の復調回路の変形例である。
【図21】デルタ・ADコンバータの別の構成を示す図である。
【図22】入力バッファ150の具体的な回路図である。
【図23】デルタ・ADコンバータの別の構成を示す図である。
【図24】本実施の形態例の送受信器の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 受信アンテナ
2 バントパスフィルタ
3 ローノイズアンプ
10 復調回路
11 デルタ・アナログ・デジタル・コンバータ
12 カウンタ
62 復調信号生成回路
SLo 復調信号
RF 受信信号
Claims (6)
- コード拡散通信方式の受信装置において、
コード拡散、直交変調、周波数変調が施された信号を受信する受信部と、
拡散コードを直交変調し、該直交変調された複素信号またはその逆数信号にローカル周波数信号を乗じた復調信号を生成する復調信号生成部と、
前記受信部が受信した受信信号の極性を、前記復調信号の位相タイミングに応答して検出し、前記検出された極性に従って前記コード拡散が施される前の信号を検出する復調回路とを有することを特徴とする受信装置。 - 請求項1において、
前記復調回路は、
前記受信信号が入力され、前記復調信号の位相タイミングに応答して前記受信信号のピーク値の極性を検出するデルタ・アナログデジタルコンバータと、該デルタ・アナログデジタルコンバータの出力を積分するカウンタとを有することを特徴とする受信装置。 - 請求項2において、
前記デルタ・アナログデジタルコンバータは、前記受信信号が入力される入力容量と、前記入力容量に接続されたコンパレータと、前記コンパレータの出力を前記入力容量に遅延して負帰還するフィードバックループとを有し、前記コンパレータは、前記復調信号の位相タイミングに応答して前記出力の負帰還値と入力される受信信号との和の極性を検出して2値の出力を生成し、前記カウンタは、前記出力に応じてカウントアップまたはカウントダウンすることを特徴とする受信装置。 - 請求項1において、
前記復調信号生成部は、
送信側と位相同期した拡散コードを生成する拡散コード生成部と、
該拡散コードを直並列変換して複数のシンボル点に変換する直並列変換部と、
該変換されたシンボル点のI成分とQ成分とに、π/2だけ位相がずれた前記ローカル周波数信号を乗じる乗算器とを有することを特徴とする受信装置。 - 請求項1において、
前記復調信号のサンプリングタイミングの位相は、前記受信信号の+90°または−90°であることを特徴とする受信装置。 - コード拡散通信方式の送信装置において、
コード拡散、直交変調、周波数変調を施した信号を送信する送信部と、
前記送信される高周波信号を容量結合により受信するカップリング部と、拡散コードを直交変調し、該直交変調された複素信号またはその逆数信号にローカル周波数信号を乗じた復調信号を生成する復調信号生成部と、前記カップリングが受信した受信信号の極性を、前記復調信号の位相タイミングに応答して検出し、前記検出された極性に従って前記コード拡散前の信号を検出する送信信号監視回路とを有することを特徴とする送信装置。
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