JP4231012B2

JP4231012B2 - Ｍｉｍｏ受信機及びｍｉｍｏ送信機

Info

Publication number: JP4231012B2
Application number: JP2005050637A
Authority: JP
Inventors: 孝公関口; 一郎瀬戸; 弘吉田; 毅彦豊田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP2006238125A

Description

本発明は、例えばＭＩＭＯのように複数の送受信系統で搬送波として同一の周波数を用いる、無線受信機や無線送信機などに関する。

周波数変換を行う受信系又は送信系を複数有するシステムでは、局部発振信号を出力する局部発振器を共用することが一般的である。

このような複数の受信系または送信系を有するシステムにおいて、上記複数の系において同一周波数の搬送波を用いて送信又は受信を行う場合には、局部発振器が共通になっているため互いの系のアイソレーションが悪く、受信性能あるいは送信性能に悪影響を与えてしまう。

なお、基準発振器からの出力を異なる比で分周しその出力をミキサに加えて周波数変換を行う構成を有する基地局は知られている（特許文献１）が、これは移動局の方向を知るためのものであり、受信される周波数が異なり、ミキサに入力される信号の周波数も異なるので、上記のような問題は生じない。
特開２０００−２９５１６９号公報（図８他）

本発明は従来のほぼ同一の周波数の搬送波に載せられた信号を複数の送受信系（チャンネル）で送受信する無線送信機又は無線受信機の上記のような問題点にかんがみてなされたもので、局部発振器を共用しても他の送受信系に漏れが生ぜずアイソレーションの不完全さによる悪影響を与えない、受信特性や送信特性の良好な無線受信機、無線送信機を提供することを目的とする。

本発明の請求項１によれば、複数の受信系統を有し、ほぼ同一の周波数の搬送波を各受信系統で受信するＭＩＭＯ受信機であって、周波数がほぼ同一の搬送波をそれぞれ受信する複数のアンテナと、所定周波数の第１の局部発振信号を出力する第１局部発振器と、この第１局部発振器の出力する前記第１の局部発振信号から相対的に９０度位相が異なる第１及び第２の移相器出力信号をそれぞれ生成する複数の移相器と、この複数の移相器が生成した前記第１の移相器出力信号と、前記搬送波とを入力する複数の第１乗算器と、前記複数の移相器が生成した前記第２の移相器出力信号と、前記搬送波とを入力する複数の第２乗算器と、を備え、前記複数のアンテナの１つが受信した搬送波を、前記第１乗算器は前記第１の移相器出力信号と乗算し、前記第２乗算器は前記第２の移相器出力信号と乗算することにより、前記搬送波を直交復調することを特徴とするＭＩＭＯ受信機を提供する。

本発明の請求項４によれば、複数の送信系統を有し、ベースバンド信号をほぼ同一の周波数の搬送波により各送信系統で送信するＭＩＭＯ送信機であって、
所定周波数の局部発振信号を出力する局部発振器と、前記局部発振信号から、相対的に９０度位相が異なる第１及び第２の移相器出力信号をそれぞれ生成する複数の移相器と、前記複数の移相器が生成した前記第１の移相器出力信号と、前記ベースバンド信号とを入力する複数の第１乗算器と、前記複数の移相器が生成した前記第２の移相器出力信号と前記ベースバンド信号とを入力する複数の第２乗算器と、前記第１乗算器の出力及び前記第２乗算器の各出力を加算した信号をそれぞれ送信する複数のアンテナと、を備え、前記複数の局部発振信号を、前記第１乗算器は前記第１の移相器出力信号と乗算し、前記第２乗算器は前記第２の移相器出力信号を乗算することにより、前記ベースバンド信号を直交変調することを特徴とするＭＩＭＯ送信機を提供する。

本発明によれば、局部発信器を共用しても他のチャンネルに漏れが生ぜずアイソレーションの不完全さによる悪影響を与えない、受信特性や送信特性の良好な無線送受信機が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
図１にダイレクトコンバージョン方式を採用した場合の本発明一実施形態による２チャンネルの受信装置の構成例を示す。３チャンネル以上の場合も同様に構成できる。

同図において、高周波信号を受信する受信アンテナ１１ａ，１１ｂと、これらの受信アンテナ１１ａ，１１ｂに接続され受信信号を増幅する低雑音増幅器１２ａ，１２ｂと、これらの低雑音増幅器１２ａ，１２ｂ出力を直交復調するための乗算器１５ａＩ，１５ａＱ，１５ｂＩ，１５ｂＱと、直交復調のための局部発振信号を出力する直交復調用の局部発振器１６と、この局部発振器１６の出力を供給され、相対的に位相がπ／２だけ異なる局部信号を各々乗算器１５ａＩ，１５ａＱ、及び乗算器１５ｂＩ，１５ｂＱに供給するπ／２移相器１７ａ，１７ｂとから成る。局部発振器１６と、乗算器１５ａＩ，１５ａＱ、及び乗算器１５ｂＩ，１５ｂＱは直交復調部１９を構成する。

受信アンテナ１１ａ，１１ｂから受信した例えば１ＧＨｚの高周波信号は、低雑音増幅器１２ａ，１２ｂにおいて高周波増幅され、乗算器１５ａＩ，１５ａＱ，１５ｂＩ，１５ｂＱに供給される。

第１チャンネルでは、高周波増幅された信号は、乗算器１５ａＩ及び乗算器１５ａＱに入力される。一方、直交復調のための局部発振器１６から出力された局部発振信号はπ／２移相器１７ａに入力され、この移相器を介して９０度位相の異なる発振信号が乗算器１５ａＩ，１５ａＱに供給される。したがって、乗算器１５ａＩ，１５ａＱ出力として第１チャンネルのベースバンドのＩ信号、Ｑ信号が得られる。

一方、第２チャンネルでは、受信アンテナ１１ｂにより受信された１ＧＨｚの高周波信号は低雑音増幅器１２ｂで増幅され、乗算器１５ｂＩ，１５ｂＱに入力される。一方、局部発振器１６の出力はπ／２移相器１７ａと同様に、π／２移相器１７ｂにも入力されており、９０度位相の異なる発振信号が乗算器１５ｂＩと乗算器１５ｂＱに入力される。そして乗算器１５ｂＩ，１５ｂＱの出力として、第２チャンネルのベースバンドのＩ信号、Ｑ信号が出力されることになる。

この構成により、第１チャンネルと第２チャンネルの乗算器１５ａＩ，１５ａＱ，１５ｂＩ，１５ｂＱから各チャンネルの信号が復調される。

この実施形態において、直交復調用の局部発振器１６の出力はπ／２移相器を介して各乗算器に供給されている。即ち、各乗算器から見ると、チャンネルの異なる乗算器との間には、２個の移相器を介している。したがって、第１チャンネルと第２チャンネルの間のアイソレーションが良好となり、直交精度を高めることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、各チャンネルの直交復調部に、移相器のみを設けていた。しかし、各チャンネルの直交復調部に、移相器のほかに分周器を設けることも可能である。このような本発明の第２の実施形態について次に説明する。図２にこの実施形態の直交復調部のみの構成を示す。

直交復調部２９は、第１、第２チャンネルの低雑音増幅器（図示せず）から出力された信号を供給される乗算器２５ａＩ，２５ａＱ、及び乗算器２５ｂＩ，２５ｂＱと、直交復調のための局部発振信号を出力する局部発振器２６と、この局部発振器２６の出力を分周し出力を上記乗算器２５ａＱ，２５ｂＱに供給する分周器２８ａ，２８ｂと、これら分周器の分周出力をπ／２だけ移相し乗算器２５ａＩ，２５ｂＩに供給するπ／２移相器２７ａ，２７ｂとから成る。

この実施形態において、直交復調用の局部発振器の、例えば２ＧＨｚの発振出力は、２分の１に分周する分周器のみ又は分周器とπ／２移相器を介して各乗算器に供給されている。すなわち、各乗算器から見ると、乗算器の間には２個の分周器、２個の分周器と１個の移相器、あるいは２個の分周器及び移相器が介在している。

したがって、第１チャンネル及び第２チャンネル間のアイソレーションが良好となり、直交精度を更に高めることが可能となる利点がある。

＜第３の実施形態＞
上記実施形態では、本発明をダイレクトコンバージョン方式の無線受信機に適用した場合であるが、本発明は同方式の無線送信機に適用することも可能である。図３にこの場合の実施形態の構成例を示す。

この無線送信機は、第１，第２チャンネルの２つの送信チャンネルを有し、送信アンテナ３１ａ，３１ｂと、電力増幅器３２ａ，３２ｂと、乗算器３５ａＩ，３５ａＱ，３５ｎＩ，３５ｂＱと、直交変調用の局部発振器３６と、π／２移相器３７ａ，３７ｂを有する。局部発振器３５と、乗算器３５ａＩ，３５ａＱ，３５ａＩ，３５ｂＱと、直交変調用の局部発振器３６と、π／２移相器３７ａ，３７ｂは、直交変調部３９を構成する。

第１チャンネルのベースバンド信号は、乗算器３５ａＩ，３５ａＱに入力され、局部発振器３６の出力及びπ／２移相器１７ａで移相された局部発振信号により変調され高周波に変換されて、合成される。高周波変換された信号はその後、電力増幅器３２ａで電力増幅され、送信アンテナ３１ａから送信される。

一方、第２チャンネルのベースバンド信号は、乗算器３５ｂＩ，３５ｂＱに入力され、局部発振器３６の出力及びπ／２移相器１７ｂで移相された局部発振信号により変調され高周波に変換され合成される。高周波変換された信号はその後、電力増幅器３２ｂで電力増幅され、送信アンテナ３１ｂから送信される。

この実施形態の無線送信機では、局部発振器３６の発振出力は、π／２移相器３７ａ，３７ｂを介して乗算器３５ａＩ，３５ｂＱ，３５ｂＩ，３５ｂＱに入力されており、第１第２チャンネル間において良好なアイソレーションが得られ、直交変調の精度を高めることができる。したがって、特性の非常に良い、無線送信機が得られる利点がある。

＜第４の実施形態＞
本発明は上述の無線受信機や無線送信機に限られず、各チャンネルに送信部及び受信部を有する無線送受信機にも適用可能である。

図４に本発明を無線送受信機に適用した場合の実施形態の直交変復調部構成例を示す。直交変復調部４９は、第１チャンネルの直交復調部４１ａと直交変調部４１ｂ、及び第２チャンネルの直交復調部４２ａと直交変調部４２ｂとから成る。

これらの直交復調部４１ａ，４２ａ及び直交変調部４１ｂ、４２ｂには共通に局部発振器４６出力の局部発振信号が供給される。局部発振器４６出力の局部発振信号は、具体的には分周器４８ａ１，４８ａ２，４８ｂ１，４８ｂ２に供給されている。

分周器４８ａ１の出力は、乗算器４５ａＱ１とπ／２移相器４７ａ１に供給され、π／２移相器４７ａ１の出力は乗算器４５ａＩ１に供給される。第１チャンネルで受信し変換されたベースバンド信号は、乗算器４５ａＱ１と乗算器４５ａＩ１に入力され、これらの出力として第１チャンネルのベースバンドのＱ信号及びＩ信号として取り出される。

分周器４８ａ２の出力は、乗算器４５ａＱ２とπ／２移相器４７ａ２に供給され、π／２移相器４７ａ２の出力は乗算器４５ａＩ２に供給される。第１チャンネルの送信信号は乗算器４５ａＩ２，４５ａＱ２に供給され、直交変調されてＩ信号，Ｑ信号として電力増幅器（図示せず）に入力される。

分周器４８ｂ１の出力は、乗算器４５ｂＱ１とπ／２移相器４７ｂ１に供給され、π／２移相器４７ｂ１の出力は乗算器４５ｂＩ１に供給される。第２チャンネルで受信された信号は、乗算器４５ｂＱ１と乗算器４５ｂＩ１に入力され、これらの出力として第２チャンネルのベースバンドのＱ信号及びＩ信号として取り出される。

分周器４８ｂ２の出力は、乗算器４５ｂＱ２とπ／２移相器４７ｂ２に供給され、π／２移相器４７ｂ２の出力は乗算器４５ｂＩ２に供給される。第２チャンネルの送信信号は乗算器４５ｂＩ２，４５ｂＱ２に供給され、直交変調されてＩ信号，Ｑ信号として電力増幅器（図示せず）に入力される。

このような構成の無線変復調器においては、各チャンネルの乗算器は、分周器やπ／２移相器を介して他のチャンネルの乗算器に接続されており、良好なアイソレーションが得られる。

＜第５の実施形態＞
上記実施形態はいずれも、ダイレクトコンバージョン方式の無線受信機や無線送信機に、本発明を適用した場合の例であるが、本発明はスーパーヘテロダイン方式の無線受信機や無線送信機にも適用できる。

本発明をスーパーヘテロダイン方式の無線受信機に適用した場合の構成例を図５に示す。同図において、無線受信機は第１、第２の２つの受信チャンネルを有し、高周波信号を受信する受信アンテナ５１ａ，５１ｂと、受信した高周波信号を増幅する低雑音増幅器５２ａ，５２ｂと、高周波を中間周波に変換する混合器５３ａ，５３ｂと、これらの混合器に共通に局部発振信号を供給する局部発振器５５と、上記混合器５３ａ，５３ｂから出力された中間周波数の信号を直交変調するための乗算器５５ａＩ，５５ａＱ，５５ｂＩ，５５ｂＱと、直交復調のための局部発振信号を出力する局部発振器５６と、この局部発振器５６出力の局部発振信号を相対的に９０度位相を異ならせ、乗算器５５ａＩ，５５ａＱに供給するπ／２移相器５７ａと、局部発振器５６出力の局部発振信号を相対的に９０度位相を異ならせ、乗算器５５ｂＩ，５５ｂＱに供給するπ／２移相器５７ｂとから成る。

局部発振器５６と乗算器５５ａＩ，５５ａＱ，５５ｂＩ，５５ｂＱと、π／２移相器５７ａ，５７ｂは直交復調部５９を構成する。

この場合には、局部発振器５５出力の周波数は、混合器５３ａ，５３ｂに供給される信号の搬送波周波数と相当異なるので、混合器の前に分周器を介在させずともアイソレーションは劣化しない。

この実施形態においても、直交復調部では、各乗算器は異なるチャンネル間では移相器を介して接続されているので、良好なアイソレーションを取ることが可能である。

ところで、上記実施形態では、２つのチャンネルの場合について述べたが、本発明は３以上のチャンネルを有する場合にも同様に適用することが可能である。

本発明において無線送受信機なる語句は、無線送信機又は無線受信機の意味でもちいている。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階で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の適宜な組み合わせにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよく更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く、技術思想としての要旨を逸脱しない範囲で本発明に含まれる。

本発明の第１の実施形態の構成例を示す図。本発明の第２の実施形態による構成例を示す図。本発明の第３の実施形態による構成例を示す図。本発明の第４の実施形態による構成例を示す図。本発明の第５の実施形態による構成例を示す図。

符号の説明

１１ａ，１１ｂ，５１ａ，５１ｂ・・・受信アンテナ、
１２ａ，１２ｂ，５２ａ，５２ｂ・・・低雑音増幅器、
２８ａ，２８ｂ，４８ａ１，４８ａ２，４８ｂ１，４８ｂ２・・・分周器、
１６，２６，３６，４６，５５，５６・・・局部発振器、
１５ａＩ，１５ａＱ，１５ｂＩ，１５ｂＱ・・・乗算器、
１７ａ，１７ｂ，２７ａ，２７ｂ，・・・π／２移相器、
１９，２９，５９・・・直交復調部、
３９・・・直交変調部、
３１ａ，３１ｂ・・・・送信アンテナ、
３２ａ，３２ｂ・・・電力増幅器、
４９・・・直交変復調部、
５３ａ，５３ｂ・・・混合器。

Claims

複数の受信系統を有し、ほぼ同一の周波数の搬送波を各受信系統で受信するＭＩＭＯ受信機であって、
周波数がほぼ同一の搬送波をそれぞれ受信する複数のアンテナと、
所定周波数の第１の局部発振信号を出力する第１局部発振器と、
前記第１の局部発振信号から、相対的に９０度位相が異なる第１及び第２の移相器出力信号をそれぞれ生成する複数の移相器と、
前記複数の移相器が生成した前記第１の移相器出力信号と、前記搬送波とを入力する複数の第１乗算器と、
前記複数の移相器が生成した前記第２の移相器出力信号と、前記搬送波とを入力する複数の第２乗算器と、
を備え、
前記複数のアンテナの１つが受信した搬送波を、前記第１乗算器は前記第１の移相器出力信号と乗算し、前記第２乗算器は前記第２の移相器出力信号と乗算することにより、前記搬送波を直交復調することを特徴とするＭＩＭＯ受信機。
前記第１の局部発振信号をそれぞれ分周する複数の分周器を更に備え、
前記複数の移相器は、前記複数の分周器で分周された信号から、相対的に９０度位相が異なる信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項１記載のＭＩＭＯ受信機。
所定周波数の第２の局部発振周波数を出力する第２局部発振器、及びこの第２局部発振器出力により前記複数のアンテナで受信した高周波信号を中間周波信号に変換する複数の混合器を更に有し、前記変換された中間周波信号を前記複数の第１乗算器及び前記第２乗算器に入力することを特徴とする請求項２記載のＭＩＭＯ受信機。
複数の送信系統を有し、ベースバンド信号をほぼ同一の周波数の搬送波により各送信系統で送信するＭＩＭＯ送信機であって、
所定周波数の局部発振信号を出力する局部発振器と、
前記局部発振信号から、相対的に９０度位相が異なる第１及び第２の移相器出力信号をそれぞれ生成する複数の移相器と、
前記複数の移相器が生成した前記第１の移相器出力信号と、前記ベースバンド信号とを入力する複数の第１乗算器と、
前記複数の移相器が生成した前記第２の移相器出力信号と前記ベースバンド信号とを入力する複数の第２乗算器と、
前記第１乗算器の出力及び前記第２乗算器の各出力を加算した信号をそれぞれ送信する複数のアンテナと、
を備え、
前記複数の局部発振信号を、前記第１乗算器は前記第１の移相器出力信号と乗算し、前記第２乗算器は前記第２の移相器出力信号を乗算することにより、前記ベースバンド信号を直交変調することを特徴とするＭＩＭＯ送信機。
前記局部発振信号をそれぞれ分周する複数の分周器を更に備え、
前記複数の移相器は、前記複数の分周器で分周された信号から相対的に９０度位相が異なる信号をそれぞれ生成することを特徴とする請求項４記載のＭＩＭＯ送信機。