JP4245981B2 - Direct conversion receiver - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マイクロ波帯の無線通信システムに用いられるマルチモードおよびマルチバンドに対応するダイレクトコンバージョン受信機に関し、特に、帯域固定の低域通過フィルタを用いて、信号帯域幅の異なる複数システムに柔軟に対応可能に構成したダイレクトコンバージョン受信機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のダイレクトコンバージョン受信機は、ダイレクトコンバージョン方式による広帯域無線機により構成され、受信RF信号を増幅する低雑音増幅器と、並設された2つの単位ミクサを含む直交ミクサと、2系列の帯域可変用の低域通過フィルタ、IF信号用の可変利得増幅器およびアナログデジタル変換器と、各系列の出力信号を復調する復調部と、RF信号を受信するためのRF端子と、直交ミクサを制御するLO端子とを備えている。(たとえば、非特許文献1参照)。
【0003】
上記非特許文献1に記載のダイレクトコンバージョン受信機において、ダイレクトコンバージョン方式と称される受信方式は、LO端子から印加されるLO周波数を受信RF信号のRF周波数に近づけ、最終的に同一周波数にすることにより、IF信号の周波数をゼロにして、ベースバンド帯域に直接変換するようになっている。
【0004】
このようにIF信号の周波数がゼロになると、原理的に影像信号が存在しなくなるので、ハードウェア面において、ベースバンド帯域のフィルタをIC化することが容易となり、受信部の1チップ化の可能性も高まる。したがって、ダイレクトコンバージョン方式は、広帯域性および汎用性の面で、最もソフトウェア無線機に向いている方式といえる。
【0005】
特に、マルチモードのダイレクトコンバージョン方式においては、上記のように、受信波は、低雑音増幅器で増幅され、直交ミクサにおいて、90度の位相差をもつLO波によりベースバンド信号に周波数変換される。
その後、帯域可変の低域通過フィルタにおいて、いくつかのモードに応じて通過域が可変されるとともに、必要なベースバンド帯域のみが取り出され、可変利得増幅器において、広いダイナミックレンジに対応するように増幅される。さらに、その後、アナログデジタル変換器でデジタル信号に変換され、復調部で信号処理が行われる。
【0006】
【非特許文献1】
「ソフトウェア無線の基礎と応用」(平成14年8月1日、サイペック社、荒木純道:企画・監修、76〜78ページ)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダイレクトコンバージョン受信機は以上のように、マルチモード、マルチバンドのベースバンド帯域において、可変の低域通過フィルタを用いる必要があるので、装置全体が複雑化するうえ、フィルタ可変域の限界値で制限されることから、任意の通信方式に対応することができないという問題点があった。
【0008】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ダイレクトコンバージョン受信機における可変のベースバンドフィルタを、帯域固定のベースバンドフィルタで構成して、種々の方式の通信システムに柔軟に対応することのできるダイレクトコンバージョン受信機を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るダイレクトコンバージョン受信機は、信号帯域幅の異なる複数システムに対応したダイレクトコンバージョン受信機において、RF端子からの受信RF信号に対して並設された2つの周波数変換器と、複数システムに応じた拡散符号を生成する拡散符号生成回路と、各周波数変換器に対する局部発振波および拡散符号を混合して局部発振信号を生成する混合器と、局部発振信号を各周波数変換器に対し互いに90度の位相差をもって分配するための90度位相差手段と、各周波数変換器の出力端子に個別に接続された帯域固定の低域通過フィルタおよびアナログデジタル変換器と、各周波数変換器の出力信号を可変増幅するための可変利得増幅器と、各低域通過フィルタおよび各アナログデジタル変換器を介した信号に対して逆拡散処理を施す逆拡散回路と、逆拡散回路の出力信号を復調する復調部とを備え、複数システムは、異なる周波数帯域および異なる変調方式であって周波数帯域および変調方式が既知である携帯電話または無線LANを含み、局部発振信号は、既知の周波数帯域の周波数を有し、拡散符号は、受信RF信号の帯域よりも広い帯域に拡散可能な符号からなり、各周波数変換器は、拡散符号を用いて局部発振信号を変調して、受信RF信号を周波数変換することにより、それぞれ固定の帯域幅をもつベースバンド信号に変換し、低域通過フィルタは、ベースバンド信号から不要波を除去して、必要なベースバンド帯域のみを抽出し、利得可変増幅器は、ベースバンド帯域を広いダイナミックレンジに対応したベースバンド信号に変換し、逆拡散回路および復調部は、ベースバンド信号を逆拡散して復調するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
図1はこの発明の実施の形態1によるダイレクトコンバージョン受信機を示すブロック構成図である。
【0011】
図1において、ダイレクトコンバージョン受信機は、RF端子10からの受信RF信号を増幅する低雑音増幅器1と、低雑音増幅器1の出力端子に接続された直交ミクサ2とを備えている。
直交ミクサ2は、互いに90度の位相差を有するように並設された2つの単位ミクサ(周波数変換器)3a、3bと、一方の単位ミクサ3bに関連して設けられた90度位相差分配器4(90度位相差手段)とにより構成されている。
90度位相差分配器4は、混合器22からの局部発振信号を各単位ミクサ3a、3bに対し互いに90度の位相差をもって分配するようになっている。
【0012】
直交ミクサ2の出力端子には、帯域固定の低域通過フィルタ(LPF)20と、入力信号を可変増幅する可変利得増幅器(AGC)5と、アナログデジタル変換器(A/D)6とからなる直列回路が接続されている。
この直列回路は、各単位ミクサ3a、3bに対して個別に接続された2系統の回路構成となっている。
各直列回路の出力端子は、逆拡散回路7を介して復調部8に接続されている。逆拡散回路7は、入力信号に対して逆拡散処理を施し、復調部8は、逆拡散回路7の出力信号を復調する。
【0013】
拡散符号生成回路21は、複数システムに応じた拡散符号を生成する。
混合器22は、LO端子11からの局部発振波(LO波)と、拡散符号生成回路21からの拡散符号とを混合して、各単位ミクサ3a、3bに対する局部発振信号を生成する。
直交ミクサ2内の各単位ミクサ3a、3bは、混合器22からの局部発振信号に基づいて受信RF信号を周波数変換することにより、それぞれ固定の帯域幅をもつベースバンド信号に変換するようになっている。
なお、周知のように、拡散符号は、周波数ホッピングや直接拡散などのスペクトラム拡散に適用される。たとえば、直接拡散では、拡散符号として擬似ランダム雑音符号(PN符号)を用いて周波数を広くして、通常は雑音レベル以下で送信を行い、受信側では、同じ符号を用いて復調して元の信号を取り出す。なお、PN符号には、Gold系列やM系列などがあり、各種システムに応じて種々の方式が用いられる。
したがって、複数システムに応じた拡散符号は、その用途に応じて決定されるので、複数の拡散符号を生成することが必要になる。
【0014】
次に、図2の説明図を参照しながら、図1に示したこの発明の実施の形態1による動作について説明する。
図2において、横軸は受信波の周波数、縦軸は周波数変換後のベースバンド信号電力であり、帯域Aをもつ受信波のベースバンド信号が示されている。
ここでは、RF端子10から携帯電話や無線LANなどの、異なる周波数帯域および異なる変調方式の複数システムの信号を受信し、必要に応じて切り替えて所望システムの信号を復調する受信機について説明する。
【0015】
図1において、まず、低雑音増幅器1は、第1の周波数帯域および変調方式の受信波(受信RF信号)を増幅し、直交ミクサ2内の単位ミクサ3a、3bは、90度位相差をもつLO波で、ベースバンド信号に周波数変換する。
このとき、直交ミクサ2に入力されるLO波(局部発振信号)は、混合器22により生成される。
【0016】
すなわち、混合器22は、第1の所望システムの受信波と同一周波数のLO波を、拡散符号生成回路21で生成された第1の拡散符号と混合し、拡散された波を局部発振信号として生成する。
この局部発振信号は、直交ミクサ2での周波数変換に使用され、これにより、直交ミクサ2からの出力信号は、受信波の帯域よりも広い、或る帯域A(図2参照)をもつベースバンド信号となる。
【0017】
続いて、帯域固定の低域通過フィルタ20は、ベースバンド信号から不要波を除去して、必要なベースバンド帯域のみを抽出し、さらに、利得可変増幅器5は、広いダイナミックレンジに対応したベースバンド信号に変換する。
また、アナログデジタル変換器6は、低域通過フィルタ20および利得可変増幅器5を介したベースバンド信号をデジタル信号に変換し、逆拡散回路7は、逆拡散を行い、復調部8は、最終的な信号処理により、ベースバンド信号を復調する。
【0018】
次に、第2の周波数帯域および変調方式の受信波を復調する場合について説明する。
このとき、直交ミクサ2に入力されるLO波は、前述と同様に、混合器22により生成され、混合器22は、第2の所望システムの受信波と同一周波数のLO波を、拡散符号生成回路21で生成された第2の拡散符号と混合し、拡散された波を局部発振信号として生成する。この局部発振信号は、直交ミクサ2での周波数変換に使用され、直交ミクサ2からの出力信号は、受信波の帯域よりも広い帯域Aをもつベースバンド信号となる。
【0019】
以下、同様に、第3〜第Nの周波数帯域および変調方式の受信波を復調する場合も、LO波を第3〜第Nの拡散符号と混合して拡散された波を使用して、周波数変換を行うことにより、同一帯域Aをもつベースバンド信号が得られる。
このように、複数のシステムを受信する受信機において、ベースバンドの低域通過フィルタ20を、可変帯域フィルタでなく、固定帯域フィルタで構成して、種々の周波数帯域をもつ信号を、常に同一帯域Aをもつベースバンド信号に変換することができる。
【0020】
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1(図1参照)では、1系統の拡散符号生成回路21および混合器22を用いて局部発振信号を生成したが、図3のように、複数系統の拡散符号生成回路および混合器を用いて複数の局部発振信号を生成してもよい。図3はこの発明の実施の形態2によるダイレクトコンバージョン受信機を示すブロック構成図であり、前述(図1参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または、符号の後に「A」を付して詳述を省略する。
【0021】
図3において、直交ミクサ2A内の単位ミクサ3a、3bには、それぞれ、2系統の局部発振信号が入力されている。なお、ここでは、図面を簡略化するために、代表的に局部発振信号が2系統の場合を示しているが、任意系統数に設定可能なことは言うまでもない。
この場合、2系統の局部発振信号を生成するために、2系統のLO波を取り込むLO端子11a、11bと、2系統の拡散符号を生成する拡散符号生成回路21a、21bと、2系統の混合器22a、22bとを備えている。
また、各混合器22a、22bと単位ミクサ3bとの間には、それぞれ、90度位相差分配器4a、4bが挿入されている。
【0022】
各拡散符号生成回路21a、21bは、複数システムに対応した複数の拡散符号を生成し、混合器22a、22bは、複数システムに対応した複数の局部発振波および複数の拡散符号を個別に混合して複数の局部発振信号を生成する。
また、各単位ミクサ3a、3bは、複数の局部発振信号に基づいて、複数システムに対応した複数の受信RF信号を周波数変換し、ベースバンド信号を出力する。
【0023】
次に、図4の説明図を参照しながら、図3に示したこの発明の実施の形態2による動作について説明する。
図4においては、複数(第1、第2)の受信波が同一帯域に重なる状態を示しており、同一帯域Aをもつベースバンド信号として電力が重畳されている。
この場合も、前述と同様に、携帯電話や無線LANなどの異なる周波数帯域および異なる変調方式の複数信号を受信し、各信号を同時に復調する受信機について説明する。
【0024】
まず、前述と同様に、低雑音増幅器1は、第1の周波数帯域および変調方式の受信波を増幅し、直交ミクサ2Aは、90度位相差をもつLO波に基づいて周波数変換を行い、ベースバンド信号を出力する。
このとき、直交ミクサ2Aに入力される第1のLO波は、LO端子11aから入力される。
【0025】
すなわち、混合器22aは、第1の所望システムの受信波と同一周波数の第1のLO波を、拡散符号生成回路21aからの第1の拡散符号と混合し、拡散された波を局部発振信号として生成する。この局部発振信号は、直交ミクサ2Aでの周波数変換に使用され、直交ミクサ2Aからの出力信号は、受信波の帯域よりも広い帯域A(図4参照)をもつベースバンド信号となる。
以下、前述と同様に、低域通過フィルタ20により不要波を除去し、利得可変増幅器5により広いダイナミックレンジに対応可能とし、アナログデジタル変換器6でデジタル信号に変換し、逆拡散回路7で逆拡散を行い、復調部8で信号を復調する。
【0026】
また、第2の周波数帯域および変調方式の受信波を復調する場合には、第2の所望システムの受信波と同一周波数の第2のLO波がLO端子11bから入力され、混合器22bにおいて、拡散符号生成回路21bからの第2の拡散符号と混合されて拡散され、第2の局部発振信号として直交ミクサ2Aに入力される。
これにより、直交ミクサ2Aで周波数変換されたベースバンド信号は、帯域Aをもつベースバンド信号となる。
【0027】
以下、同様に、第3〜第Nの周波数帯域および変調方式の受信波を復調する場合も、第3〜第NのLO波を第3〜第Nの拡散符号と混合して拡散された波を使用して周波数変換を行うことにより、同一帯域Aをもつベースバンド信号を生成することができる。
このように、複数のシステムを受信する受信機において、ベースバンドの低域通過フィルタ20を固定帯域フィルタで構成して、種々の周波数帯域をもつ信号を、常に同一帯域Aをもつベースバンド信号に変換することができる。
また、図3の回路構成により、複数の信号を同時受信して復調することができる。
【0028】
実施の形態3.
なお、上記実施の形態2(図3参照)では、特に言及しなかったが、各拡散符号生成回路から生成される複数の拡散符号として、互いに直交する複数(N)個の符号を生成してもよい。
たとえば、前述(図3参照)の回路構成を用いた場合、複数の拡散符号生成回路21a、21bからの各拡散符号同士の間で干渉が生じる可能性がある。このような符号間の干渉を回避するためには、各拡散符号生成回路21a、21bから、互いに直交する符号を生成させることが望ましい。これにより、符号間の干渉を抑制することができる。
【0029】
実施の形態4.
なお、上記実施の形態1(図1参照)では、低域通過フィルタ20とアナログデジタル変換器6との間に可変利得増幅器5を挿入したが、図5のように、混合器22と直交ミクサ2(各単位ミクサ3a、3b)との間に可変利得増幅器23を挿入してもよい。
【0030】
図5はこの発明の実施の形態4によるダイレクトコンバージョン受信機を示すブロック構成図であり、前述(図1参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または、符号の後に「B」を付して詳述を省略する。
図5において、混合器22と直交ミクサ2との間には、可変利得増幅器23が挿入されている。
可変利得増幅器23は、復調部8Bの制御下で、複数システムに応じて局部発振信号の電力を可変設定するようになっている。
【0031】
次に、図5に示したこの発明の実施の形態4による動作について説明する。
この場合も、前述と同様に、携帯電話や無線LANなどの異なる周波数帯域および異なる変調方式の複数の信号を受信して、必要に応じて切り替えてそれらの信号を復調する受信機について説明する。
まず、第1の周波数帯域および変調方式の受信波を低雑音増幅器1で増幅し、直交ミクサ2において、90度位相差をもつLO波でベースバンド信号に周波数変換する。
【0032】
このとき、第1の所望システムの受信波と同一周波数の第1のLO波は、LO端子11から入力され、混合器22において、拡散符号生成回路21で生成された第1の拡散符号と混合され、可変利得増幅器23により、所望の利得分だけ増幅された拡散波を局部発振信号として生成する。この局部発振信号は、直交ミクサ2での周波数変換に使用され、直交ミクサ2からの出力信号は、受信波の帯域よりも広い帯域Aをもつベースバンド信号となる。
【0033】
また、受信波をベースバンド信号に周波数変換する際の電力変換利得は、ミクサ2に入力されるLO波の電力に応じて決定する必要があるので、可変利得増幅器23は、所望の変換利得に対応したLO電力を直交ミクサ2に入力する。
このように、LO電力の設定を可変利得増幅器23で行うことにより、所望のダイナミックレンジに対応することができる。
【0034】
周波数変換されたベースバンド信号は、前述のように、受信波の帯域よりも広い帯域A(図2参照)を有する。
以下、帯域固定の低域通過フィルタ20を介して、不要波を除去して必要なベースバンド帯域のみを抽出し、アナログデジタル変換器6でデジタル信号に変換し、逆拡散回路7で逆拡散を行い、復調部8で信号を復調する。
また、第Nの周波数帯域および変調方式の受信波を復調する場合も、同様に、第Nの受信波に応じたLO電力になるように、可変利得増幅器23を設定する。
【0035】
このように、混合器22と直交ミクサ2との間に可変利得増幅器23を挿入するとともに、ベースバンドの低域通過フィルタ20を固定帯域フィルタで構成することにより、前述と同様に、複数のシステムを受信する受信機において、常に同一帯域Aのベースバンド信号を生成し且つ同一レベルの電力をもつ信号に変換することができる。また、各ベースバンド回路において、可変利得増幅器5(図1参照)を不要にすることができる。
【0036】
実施の形態5.
なお、上記実施の形態2(図3参照)では、低域通過フィルタ20とアナログデジタル変換器6との間に可変利得増幅器5を挿入したが、図6のように、混合器22a、22bと直交ミクサ2A(各単位ミクサ3a、3b)との間に、それぞれ可変利得増幅器23a、23bを挿入してもよい。
図6はこの発明の実施の形態5によるダイレクトコンバージョン受信機を示すブロック構成図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または、符号の後に「C」を付して詳述を省略する。
【0037】
図6において、混合器22a、22bと直交ミクサ2A(各単位ミクサ3a、3b)との間には、それぞれ可変利得増幅器23a、23bが挿入されている。可変利得増幅器23a、23bは、復調部8Cの制御下で、複数システムに応じて局部発振信号の電力を可変設定するようになっている。
図6に示したこの発明の実施の形態5による動作説明については、上記実施の形態4(図5参照)と同様なので省略する。
前述(図5参照)の可変利得増幅器23と同様の可変利得増幅器23a、23bを、必要なLO波の数だけ並設して用いることにより、複数の信号を同時受信する場合にも適用可能となり、前述の実施の形態4と同様の作用効果を奏することができる。
【0038】
なお、上記実施の形態1〜5では、90度位相差手段として、直交ミクサ2(2A)内に、90度位相差分配器4(4a、4b)を設けたが、図7のように、拡散符号生成回路21(21a、21b)の出力側に90度移相器24を挿入してもよい。
図7はこの発明に関連した参考例1によるダイレクトコンバージョン受信機を示すブロック構成図であり、前述(図5参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または、符号の後に「D」を付して詳述を省略する。
ここでは、代表的に、前述の実施の形態4(図5参照)の回路構成に対して、90度移相器24を適用した場合について説明する。
【0039】
図7において、LO端子11に接続された混合器22c、22dは、直交ミクサ2D内の単位ミクサ3a、3bに対して、個別の局部発振信号を生成する並列回路により構成されている。
拡散符号生成回路21Dと一方の混合器22dとの間には、拡散符号の90度移相器24(90度位相差手段)が挿入されており、他方の混合器22cには、拡散符号生成回路21Dの出力端子が直接接続されている。
【0040】
各混合器22c、22dと各単位ミクサ3a、3bとの間には、利得可変増幅器23c、23dが挿入されており、利得可変増幅器23c、23dは、復調部8Dにより制御されている。
各混合器22c、22dは、LO端子11からの局部発振波と、互いに90度の位相差を有する拡散符号とを混合して各局部発振信号を生成し、各利得可変増幅器23c、23dを介して各単位ミクサ3a、3bに入力している。
【0041】
次に、前述と同様に、携帯電話や無線LANなどの信号を受信する場合を例にとって、図7に示した参考例1による動作について説明する。
この場合、前述の90度位相差分配器4に代えて、90度移相器24を用いることにより、混合器22c、22dにおいては、互いに90度の位相差をもった拡散符号と並列の2つの同位相のLO波とが混合され、直交ミクサ2内の各単位ミクサ3a、3bに対する局部発振信号(LO)として生成される。
【0042】
これにより、前述の実施の形態1〜5の場合と同様の作用効果を奏することができる。
また、一般に、LO周波数やRF周波数帯の広帯域な信号に対応可能な90度位相差分配器4を実現することは難しいことが知られているが、図7の回路構成を用いることにより、容易に広帯域な直交ミクサ2Dを実現することができる。
【0043】
上記参考例1(図7参照)では、前述の実施の形態4(図5参照)の回路構成に対して90度移相器24を適用したが、図8に示すように、前述の実施の形態5(図6参照)の回路構成に対して、90度移相器24a、24bを適用してもよい。
図8は参考例2によるダイレクトコンバージョン受信機を示すブロック構成図であり、前述(図6参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または、符号の後に「E」を付して詳述を省略する。
【0044】
図8においては、複数(2つ)のLO端子11c、11dが設けられており、各LO端子11c、11dには、それぞれ、複数(各2つ)の混合器22c1、22c2、22d1、22d2が接続されている。
LO端子11cには、混合器22c1、22d1が接続され、LO端子11dには、混合器22c2、22d2が接続されている。
また、各混合器22c1、22c2と単位ミクサ3aとの間には、利得可変増幅器23c1、23c2が挿入され、各混合器22d1、22d2と単位ミクサ3bとの間には、利得可変増幅器23d1、23d2が挿入されている。
【0045】
混合器22c1、22c2は、単位ミクサ3aに対する局部発振信号を生成し、混合器22d1、22d2は、単位ミクサ3bに対する局部発振信号を生成している。
また、各利得可変増幅器23c1、23c2、23d1、23d2は、復調部8Eにより制御されている。
【0046】
拡散符号生成回路21cと混合器22d1との間には、90度移相器24cが挿入され、拡散符号生成回路21dと混合器22d2との間には、90度移相器24dが挿入されている。
混合器22c1、22c2には、各拡散符号生成回路21c、21dの出力端子が直接接続されている。
なお、この場合の動作については、上記参考例1と同様なので、説明を省略する。
【0047】
図8に示した拡散符号生成回路21c、21d、90度移相器24c、24dを、それぞれ必要なLO波の数だけ用いることにより、複数の信号の同時受信に適用することが可能となり、前述の参考例1と同様の作用効果を奏することができる。
【0048】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、RF端子からの受信RF信号に対して並設された2つの周波数変換器と、複数システムに応じた拡散符号を生成する拡散符号生成回路と、各周波数変換器に対する局部発振波および拡散符号を混合して局部発振信号を生成する混合器と、局部発振信号を各周波数変換器に対し互いに90度の位相差をもって分配するための90度位相差手段と、各周波数変換器の出力端子に個別に接続された帯域固定の低域通過フィルタおよびアナログデジタル変換器と、各周波数変換器の出力信号を可変増幅するための可変利得増幅器と、各低域通過フィルタおよび各アナログデジタル変換器を介した信号に対して逆拡散処理を施す逆拡散回路と、逆拡散回路の出力信号を復調する復調部とを備え、拡散符号は、受信RF信号の帯域よりも広い帯域に拡散可能な符号からなり、各周波数変換器は、局部発振信号に基づいて受信RF信号を周波数変換することにより、それぞれ固定の帯域幅をもつベースバンド信号に変換し、逆拡散回路および復調部は、ベースバンド信号を逆拡散して復調するので、ダイレクトコンバージョン受信機における可変のベースバンドフィルタを、帯域固定のベースバンドフィルタで構成して、種々の方式の通信システムに柔軟に対応することのできるダイレクトコンバージョン受信機が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示すブロック構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1により得られるベースバンド信号を示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態2を示すブロック構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態2により得られるベースバンド信号を示す説明図である。
【図5】 この発明の実施の形態4を示すブロック構成図である。
【図6】 この発明の実施の形態5を示すブロック構成図である。
【図7】 この発明に関連した参考例1を示すブロック構成図である。
【図8】 この発明に関連した参考例2を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
2、2A、2D、2E 直交ミクサ、3a、3b 単位ミクサ(周波数変換器)、4、4a、4b 90度位相差分配器、5、23、23a〜23d 可変利得増幅器、6 アナログデジタル変換器、7 逆拡散回路、8、8B〜8E 復調部、10 RF端子、11、11a〜11d LO端子、20 低域通過フィルタ、21、21a〜21d、21D 拡散符号生成回路、22、22a〜22d、22c1、22c2、22d1、22d2 混合器、24 90度移相器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-mode and multi-band direct conversion receiver used in a microwave radio communication system, and more particularly, to a plurality of systems having different signal bandwidths by using a fixed low-pass filter. It is related with the direct conversion receiver comprised so that it can respond to.
[0002]
[Prior art]
A conventional direct conversion receiver is composed of a direct conversion type broadband wireless device, a low noise amplifier for amplifying a received RF signal, a quadrature mixer including two unit mixers arranged in parallel, and two series variable bandwidths. Low-pass filter, IF signal variable gain amplifier and analog-digital converter, demodulator for demodulating each series of output signals, RF terminal for receiving RF signals, and LO terminal for controlling quadrature mixer And. (For example, refer nonpatent literature 1).
[0003]
In the direct conversion receiver described in Non-Patent Document 1, a reception method called a direct conversion method is such that the LO frequency applied from the LO terminal is brought close to the RF frequency of the received RF signal, and finally the same frequency is set. As a result, the frequency of the IF signal is set to zero and is directly converted to the baseband.
[0004]
In this way, if the frequency of the IF signal becomes zero, there is no image signal in principle, so it becomes easy to make a baseband filter IC in hardware, and the receiving unit can be made into one chip. The nature will also increase. Therefore, it can be said that the direct conversion method is the most suitable method for software defined radios in terms of wide bandwidth and versatility.
[0005]
In particular, in the multi-mode direct conversion method, as described above, the received wave is amplified by the low noise amplifier, and is frequency-converted into a baseband signal by the LO wave having a phase difference of 90 degrees in the quadrature mixer.
After that, in the low-pass filter with variable bandwidth, the passband is variable according to several modes, and only the necessary baseband is extracted, and the variable gain amplifier amplifies it to support a wide dynamic range. Is done. Furthermore, after that, it is converted into a digital signal by an analog-digital converter, and signal processing is performed by a demodulator.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
"Basics and Applications of Software Defined Radio" (August 1, 2002, Cypec, Junmichi Araki: Planning and Supervision, pages 76-78)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional direct conversion receiver requires the use of a variable low-pass filter in the multi-mode and multi-band basebands, which complicates the entire device and limits the filter variable range. Therefore, there is a problem that an arbitrary communication method cannot be supported.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems. The variable baseband filter in the direct conversion receiver is composed of a band-fixed baseband filter, so that it can be flexibly applied to various types of communication systems. It is an object of the present invention to obtain a direct conversion receiver that can handle the above.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The direct conversion receiver according to the present invention is a direct conversion receiver corresponding to a plurality of systems having different signal bandwidths, and includes two frequency converters arranged in parallel for the received RF signal from the RF terminal, and a plurality of systems. A spreading code generating circuit for generating a corresponding spreading code, a mixer for generating a local oscillation signal by mixing a local oscillation wave and a spreading code for each frequency converter, and a local oscillation signal for each frequency converter. 90-degree phase difference means for distributing with a phase difference of degrees, a low-pass filter and an analog-digital converter fixed to the band individually connected to the output terminal of each frequency converter, and an output signal of each frequency converter Variable gain amplifier for variably amplifying the signal and the signal through each low-pass filter and each analog-digital converter Comprising a despreading circuit for performing spreading processing, and a demodulator for demodulating an output signal of the despreading circuit,The multiple systems include mobile phones or wireless LANs with different frequency bands and different modulation schemes, where the frequency bands and modulation schemes are known, and the local oscillation signal has a frequency in a known frequency band,The spreading code is a code that can be spread over a wider band than the band of the received RF signal, and each frequency converterWith spreading codeLocal oscillation signalModulateThe received RF signal is converted to a baseband signal having a fixed bandwidth by frequency conversion.The low-pass filter removes unwanted waves from the baseband signal and extracts only the necessary baseband band. The variable gain amplifier supports the baseband band with a wide dynamic range.The baseband signal is converted, and the despreading circuit and the demodulating unit despread and demodulate the baseband signal.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a block diagram showing a direct conversion receiver according to Embodiment 1 of the present invention.
[0011]
In FIG. 1, the direct conversion receiver includes a low noise amplifier 1 that amplifies an RF signal received from an
The
The 90-degree phase difference distributor 4 distributes the local oscillation signal from the
[0012]
The output terminal of the
This series circuit has a two-system circuit configuration that is individually connected to each
The output terminal of each series circuit is connected to the demodulator 8 via the despreading
[0013]
The spread
The
Each
As is well known, the spread code is applied to spectrum spreading such as frequency hopping and direct spreading. For example, in direct spreading, a pseudo-random noise code (PN code) is used as a spreading code to widen the frequency and transmission is usually performed at a noise level or lower. On the receiving side, the same code is used to demodulate the original code. Retrieve the signal. Note that PN codes include Gold sequences and M sequences, and various methods are used according to various systems.
Therefore, since the spreading code corresponding to a plurality of systems is determined according to the application, it is necessary to generate a plurality of spreading codes.
[0014]
Next, the operation according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.
In FIG. 2, the horizontal axis represents the frequency of the received wave, the vertical axis represents the baseband signal power after frequency conversion, and the baseband signal of the received wave having band A is shown.
Here, a receiver that receives signals from a plurality of systems with different frequency bands and different modulation schemes, such as a mobile phone and a wireless LAN, from the
[0015]
In FIG. 1, first, a low noise amplifier 1 amplifies a received wave (received RF signal) of a first frequency band and a modulation method, and
At this time, the LO wave (local oscillation signal) input to the
[0016]
That is, the
This local oscillation signal is used for frequency conversion in the
[0017]
Subsequently, the band-fixed low-
The analog-
[0018]
Next, the case where the received wave of the second frequency band and modulation method is demodulated will be described.
At this time, the LO wave input to the
[0019]
Hereinafter, similarly, when demodulating the received wave of the third to Nth frequency bands and modulation schemes, the frequency of the LO wave is mixed with the third to Nth spreading codes, and the frequency is used. By performing the conversion, a baseband signal having the same band A can be obtained.
In this way, in a receiver that receives a plurality of systems, the baseband low-
[0020]
In the first embodiment (see FIG. 1), a local oscillation signal is generated using one system of spread
[0021]
In FIG. 3, two systems of local oscillation signals are input to the
In this case, in order to generate two systems of local oscillation signals,
In addition, 90-degree
[0022]
Each spreading
Each
[0023]
Next, the operation of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3 will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.
FIG. 4 shows a state in which a plurality of (first and second) received waves overlap in the same band, and power is superimposed as a baseband signal having the same band A.
In this case as well, a receiver that receives a plurality of signals of different frequency bands and different modulation schemes such as a mobile phone and a wireless LAN and demodulates each signal simultaneously will be described.
[0024]
First, as described above, the low noise amplifier 1 amplifies the received wave of the first frequency band and the modulation method, and the
At this time, the first LO wave input to the
[0025]
That is, the
In the same manner as described above, unnecessary waves are removed by the low-
[0026]
Further, when demodulating the received wave of the second frequency band and modulation method, the second LO wave having the same frequency as the received wave of the second desired system is input from the
Thus, the baseband signal frequency-converted by the
[0027]
Hereinafter, similarly, when demodulating the received waves of the third to Nth frequency bands and modulation schemes, the waves that are spread by mixing the third to Nth LO waves with the third to Nth spreading codes are also used. By performing frequency conversion using, a baseband signal having the same band A can be generated.
In this manner, in a receiver that receives a plurality of systems, the baseband low-
Further, with the circuit configuration of FIG. 3, a plurality of signals can be simultaneously received and demodulated.
[0028]
Embodiment 3 FIG.
Although not particularly mentioned in the second embodiment (see FIG. 3), a plurality of (N) codes orthogonal to each other are generated as a plurality of spreading codes generated from each spreading code generation circuit. Also good.
For example, when the circuit configuration described above (see FIG. 3) is used, there is a possibility that interference occurs between the respective spread codes from the plurality of spread
[0029]
Embodiment 4 FIG.
In the first embodiment (see FIG. 1), the
[0030]
FIG. 5 is a block diagram showing a direct conversion receiver according to Embodiment 4 of the present invention. Components similar to those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals as those described above, or after the reference numerals. Detailed description is omitted with “B”.
In FIG. 5, a
The
[0031]
Next, the operation according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 5 will be described.
In this case as well, a receiver that receives a plurality of signals of different frequency bands and different modulation schemes such as a cellular phone and a wireless LAN, and switches them as necessary to demodulate those signals will be described.
First, the received wave of the first frequency band and the modulation method is amplified by the low noise amplifier 1, and the
[0032]
At this time, the first LO wave having the same frequency as the received wave of the first desired system is input from the
[0033]
In addition, since the power conversion gain when the received wave is frequency-converted to the baseband signal needs to be determined according to the LO wave power input to the
Thus, by setting the LO power with the
[0034]
As described above, the frequency-converted baseband signal has a band A (see FIG. 2) wider than the band of the received wave.
Thereafter, unnecessary waves are removed through the band-fixed low-
Similarly, when demodulating the received wave of the Nth frequency band and modulation scheme, the
[0035]
In this way, by inserting the
[0036]
In the second embodiment (see FIG. 3), the
FIG. 6 is a block diagram showing a direct conversion receiver according to
[0037]
In FIG. 6,
The description of the operation according to the fifth embodiment of the present invention shown in FIG.
By using the
[0038]
In addition,In the first to fifth embodiments, the 90-degree phase difference distributor 4 (4a, 4b) is provided in the orthogonal mixer 2 (2A) as the 90-degree phase difference means. However, as shown in FIG. A 90-
FIG. 7 shows the present invention.Reference example 1 related toFIG. 6 is a block diagram showing a direct conversion receiver according to the above, and the same components as those described above (see FIG. 5) are denoted by the same reference numerals as those described above, or by adding “D” after the reference numerals. Omitted.
Here, a case where the 90-
[0039]
In FIG. 7, the
A spread code 90-degree phase shifter 24 (90-degree phase difference means) is inserted between the spread
[0040]
Each
[0041]
Next, as described above, the case of receiving a signal such as a mobile phone or a wireless LAN is shown in FIG.Reference example 1The operation of will be described.
In this case, by using the 90-
[0042]
Thereby, there can exist an effect similar to the case of the above-mentioned Embodiments 1-5.
In general, it is known that it is difficult to realize the 90-degree phase difference distributor 4 that can handle a wide band signal in the LO frequency or RF frequency band. However, by using the circuit configuration of FIG. A broadband
[0043]
Reference example 1 aboveIn FIG. 7 (see FIG. 7), the 90-
Figure 8Reference example 2FIG. 6 is a block diagram showing the direct conversion receiver according to FIG. 6. The same components as those described above (see FIG. 6) are denoted by the same reference numerals as those described above, or by adding “E” after the reference numerals. Omitted.
[0044]
In FIG. 8, a plurality (two) of
Mixers 22c1 and 22d1 are connected to the
Further, variable gain amplifiers 23c1 and 23c2 are inserted between the mixers 22c1 and 22c2 and the
[0045]
The mixers 22c1 and 22c2 generate local oscillation signals for the
The variable gain amplifiers 23c1, 23c2, 23d1, and 23d2 are controlled by the
[0046]
A 90
The output terminals of the respective spread
The operation in this case is described above.Reference example 1Since it is the same as that, description is abbreviate | omitted.
[0047]
The spread
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, two frequency converters arranged in parallel with respect to the received RF signal from the RF terminal, a spread code generation circuit that generates a spread code corresponding to a plurality of systems, and each frequency A mixer that generates a local oscillation signal by mixing a local oscillation wave and a spread code for the converter, and a 90-degree phase difference means for distributing the local oscillation signal to each frequency converter with a phase difference of 90 degrees from each other; Band-fixed low-pass filter and analog-digital converter individually connected to the output terminal of each frequency converter, variable gain amplifier for variably amplifying the output signal of each frequency converter, and each low-pass A despreading circuit that performs a despreading process on the signal via the filter and each analog-digital converter, and a demodulation unit that demodulates the output signal of the despreading circuitThe spreading code is a code that can be spread over a wider band than the band of the received RF signal,Each frequency converter frequency-converts the received RF signal based on the local oscillation signal, thereby converting the received RF signal into a baseband signal having a fixed bandwidth. The despreading circuit and the demodulation unit despread the baseband signal. Therefore, the variable baseband filter in the direct conversion receiver is configured with a fixed band baseband filter, so that a direct conversion receiver that can flexibly cope with various types of communication systems can be obtained. effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a baseband signal obtained according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a block configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a baseband signal obtained according to
FIG. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block configuration
FIG. 7Reference example 1 related toIt is a block block diagram which shows.
FIG. 8Reference example 2 related toIt is a block block diagram which shows.
[Explanation of symbols]
2, 2A, 2D, 2E Quadrature mixer, 3a, 3b Unit mixer (frequency converter), 4, 4a,
Claims (4)
RF端子からの受信RF信号に対して並設された2つの周波数変換器と、
前記複数システムに応じた拡散符号を生成する拡散符号生成回路と、
前記各周波数変換器に対する局部発振波および前記拡散符号を混合して局部発振信号を生成する混合器と、
前記局部発振信号を前記各周波数変換器に対し互いに90度の位相差をもって分配するための90度位相差手段と、
前記各周波数変換器の出力端子に個別に接続された帯域固定の低域通過フィルタおよびアナログデジタル変換器と、
前記各周波数変換器の出力信号を可変増幅するための可変利得増幅器と、
前記各低域通過フィルタおよび前記各アナログデジタル変換器を介した信号に対して逆拡散処理を施す逆拡散回路と、
前記逆拡散回路の出力信号を復調する復調部とを備え、
前記複数システムは、異なる周波数帯域および異なる変調方式であって前記周波数帯域および前記変調方式が既知である携帯電話または無線LANを含み、
前記局部発振信号は、前記既知の周波数帯域の周波数を有し、
前記拡散符号は、前記受信RF信号の帯域よりも広い帯域に拡散可能な符号からなり、
前記各周波数変換器は、前記前記拡散符号を用いて前記局部発振信号を変調して、前記受信RF信号を周波数変換することにより、それぞれ固定の帯域幅をもつベースバンド信号に変換し、
前記低域通過フィルタは、前記ベースバンド信号から不要波を除去して、必要なベースバンド帯域のみを抽出し、
前記利得可変増幅器は、前記ベースバンド帯域を広いダイナミックレンジに対応したベースバンド信号に変換し、
前記逆拡散回路および前記復調部は、前記ベースバンド信号を逆拡散して復調することを特徴とするダイレクトコンバージョン受信機。In direct conversion receivers that support multiple systems with different signal bandwidths,
Two frequency converters arranged in parallel for the received RF signal from the RF terminal;
A spreading code generating circuit for generating a spreading code corresponding to the plurality of systems;
A mixer that generates a local oscillation signal by mixing the local oscillation wave and the spread code for each frequency converter;
90 degree phase difference means for distributing the local oscillation signal to each frequency converter with a 90 degree phase difference from each other;
A band-fixed low-pass filter and an analog-digital converter individually connected to the output terminal of each frequency converter;
A variable gain amplifier for variably amplifying the output signal of each frequency converter;
A despreading circuit that performs a despreading process on the signal via each low-pass filter and each analog-digital converter;
A demodulator that demodulates the output signal of the despreading circuit,
The multiple systems include mobile phones or wireless LANs having different frequency bands and different modulation schemes, where the frequency bands and modulation schemes are known;
The local oscillation signal has a frequency in the known frequency band,
The spreading code is a code that can be spread over a wider band than the band of the received RF signal,
Each frequency converter modulates the local oscillation signal using the spreading code and converts the frequency of the received RF signal, thereby converting the received RF signal into a baseband signal having a fixed bandwidth,
The low-pass filter removes unnecessary waves from the baseband signal and extracts only a necessary baseband band,
The variable gain amplifier converts the baseband band into a baseband signal corresponding to a wide dynamic range ,
The direct conversion receiver, wherein the despreading circuit and the demodulation unit despread and demodulate the baseband signal.
RF端子からの受信RF信号に対して並設された2つの周波数変換器と、
前記複数システムに応じた拡散符号を生成する拡散符号生成回路と、
前記各周波数変換器に対する局部発振波および前記拡散符号を混合して局部発振信号を生成する混合器と、
前記混合器の出力信号を可変増幅するための可変利得増幅器と、
前記局部発振信号を前記各周波数変換器に対し互いに90度の位相差をもって分配するための90度位相差手段と、
前記各周波数変換器の出力端子に個別に接続された帯域固定の低域通過フィルタおよびアナログデジタル変換器と、
前記各低域通過フィルタおよび前記各アナログデジタル変換器を介した信号に対して逆拡散処理を施す逆拡散回路と、
前記逆拡散回路の出力信号を復調する復調部とを備え、
前記複数システムは、異なる周波数帯域および異なる変調方式であって前記周波数帯域および前記変調方式が既知である携帯電話または無線LANを含み、
前記局部発振信号は、前記既知の周波数帯域の周波数を有し、
前記可変利得増幅器は、前記混合器と前記各周波数変換器との間に挿入され、前記復調部の制御下で、前記複数システムに応じて前記局部発振信号の電力を可変設定し、
前記拡散符号は、前記受信RF信号の帯域よりも広い帯域に拡散可能な符号からなり、
前記各周波数変換器は、前記前記拡散符号を用いて前記局部発振信号を変調して、前記受信RF信号を周波数変換することにより、それぞれ固定の帯域幅をもつベースバンド信号に変換し、
前記低域通過フィルタは、前記ベースバンド信号から不要波を除去して、必要なベースバンド帯域のみを抽出し、
前記利得可変増幅器は、前記ベースバンド帯域を広いダイナミックレンジに対応したベースバンド信号に変換し、
前記逆拡散回路および前記復調部は、前記ベースバンド信号を逆拡散して復調することを特徴とするダイレクトコンバージョン受信機。In direct conversion receivers that support multiple systems with different signal bandwidths,
Two frequency converters arranged in parallel for the received RF signal from the RF terminal;
A spreading code generating circuit for generating a spreading code corresponding to the plurality of systems;
A mixer that generates a local oscillation signal by mixing the local oscillation wave and the spread code for each frequency converter;
A variable gain amplifier for variably amplifying the output signal of the mixer;
90 degree phase difference means for distributing the local oscillation signal to each frequency converter with a 90 degree phase difference from each other;
A band-fixed low-pass filter and an analog-digital converter individually connected to the output terminal of each frequency converter;
A despreading circuit that performs a despreading process on the signal via each low-pass filter and each analog-digital converter;
A demodulator that demodulates the output signal of the despreading circuit,
The multiple systems include mobile phones or wireless LANs having different frequency bands and different modulation schemes, where the frequency bands and modulation schemes are known;
The local oscillation signal has a frequency in the known frequency band,
The variable gain amplifier is inserted between the mixer and each frequency converter, and under the control of the demodulator, variably sets the power of the local oscillation signal according to the plurality of systems,
The spreading code is a code that can be spread over a wider band than the band of the received RF signal,
Each frequency converter modulates the local oscillation signal using the spreading code and converts the frequency of the received RF signal, thereby converting the received RF signal into a baseband signal having a fixed bandwidth,
The low-pass filter removes unnecessary waves from the baseband signal and extracts only a necessary baseband band,
The variable gain amplifier converts the baseband band into a baseband signal corresponding to a wide dynamic range ,
The direct conversion receiver, wherein the despreading circuit and the demodulation unit despread and demodulate the baseband signal.
前記混合器は、前記複数システムに対応した複数の局部発振波および前記複数の拡散符号を個別に混合して複数の局部発振信号を生成し、
前記各周波数変換器は、前記複数の局部発振信号に基づいて、前記複数システムに対応した複数の受信RF信号を周波数変換することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のダイレクトコンバージョン受信機。The spreading code generating circuit generates a plurality of spreading codes corresponding to the plurality of systems;
The mixer generates a plurality of local oscillation signals by individually mixing a plurality of local oscillation waves corresponding to the plurality of systems and the plurality of spreading codes,
3. The direct conversion reception according to claim 1, wherein each of the frequency converters performs frequency conversion of a plurality of reception RF signals corresponding to the plurality of systems based on the plurality of local oscillation signals. Machine.
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