JP4416981B2 - 零−ｉｆ又は低−ｉｆ受信機のための高ダイナミックレンジ低リップルｒｓｓｉ信号 - Google Patents

零−ｉｆ又は低−ｉｆ受信機のための高ダイナミックレンジ低リップルｒｓｓｉ信号 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば受信機あるいは送受信機のような、零中間周波数又は低中間周波数の無線装置のための受信信号強度表示器に関する。このような無線装置は、無線周波数信号を受信し、また転送部が存在する場合には信号を転送する。このような無線装置は、セルラー無線装置、コードレステレフォン、ワイヤレスローカルエリアネットワーク無線装置、サテライト無線装置、あるいは他の全ての適当な無線装置となりうる。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，６０３，１１２号には、受信信号強度表示器が開示されている。この受信信号強度表示器は、無線周波数受信機において受信された無線周波数信号の信号強度の測定を行うために用いられる。この受信信号強度表示器は、中間周波数において、直角位相ダウン変調信号をサンプリングするアナログ／ディジタル変換器を備える。
【０００３】
このアナログ／ディジタル変換器の出力信号は、それぞれ比較器に供給される。この比較器は、直角位相中間周波数信号の振幅を比較する。比較結果に基づいて、同相信号又は直角位相信号のいずれかの振幅が１６分割器、８分割器又は４分割器のいずれかに与えられる。
【０００４】
同相信号及び直角位相信号、また分割された同相信号及び直角位相信号は、複数の加算器の中で結合される。この加算器のうちの１つは、受信信号強度表示器信号を提供する。このような比較、分割、結合を通じて、同相及び直角位相ダウン変換された直角位相信号の振幅の近似値のスケーリングされた組み合わせが計算され、受信されたベクトルの振幅を近似する。この受信されたベクトルが、同相及び直角位相ダウン変換された直角位相信号の振幅の２乗の合計値の平方根になる。このような、中間周波数ドメイン中の受信信号強度表示器信号として用いられる、受信されたベクトルの振幅の近似値の計算が複雑である。
【０００５】
米国特許第５，３３８，９８５号には、中間周波数における演算に用いるための受信信号強度表示器が開示されている。この受信信号強度表示器は、カスケードされた、中間周波数信号を増幅する多数の増幅器を備えている。各々の増幅器の出力信号が整流され、電圧が電流に変換された後、受信信号強度表示器信号を得るために、整流された信号を表す電流が重み付けされて加算される。多段増幅器の最終増幅器から第１の増幅器に至るまで、入力信号の振幅の増加に従い、増幅器がリニアな領域を連続的に超えていき、限界領域あるいはクリッピング領域に入る。これにより、受信信号強度表示器信号が、入力中間周波数信号の対数値の線形関数を近似することになる。カスケードされた増幅器の数をより増やすことにより、線形な近似値が向上する。
【０００６】
米国特許第５，９７８，６６４号には、ピーク検出器が開示されている。このピーク検出器は、リミット処理及び合計処理を行う多段対数増幅器により形成されるＲＳＳＩ信号のピーク値を測定するのに特に適している。このリミット処理及び合計処理を行う多段対数増幅器とピーク検出器との組み合わせにおけるリップルを減少することは、より信頼性の高い受信信号強度表示器信号を得る上で望ましい。リップルは、この組み合わせの時間的な応答性を悪くする。即ち、測定すべき高ダイナミック無線周波数信号の振幅における急激な変化の後に、この信号は好ましくないことに徐々に減衰する。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ標準規格における草稿追補版の６２頁において、いわゆる２．４ＧＨｚＩＳＭ帯域におけるノースアメリカンチャネルセレクションのためのチャネル操作が開示されている。
【０００８】
発明の概要
本発明の目的は、零中間周波数又は低中間周波数における簡易で、低リップルで、高ダイナミックレンジな受信信号強度表示器信号を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、受信信号強度表示器に供給される入力信号の対数値の線形関数を近似する受信信号強度表示器信号を生成する受信信号強度表示器を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、特定の変調型の信号のため、例えばＱＰＳＫのような偽信号を防止する、受信信号強度表示器を提供することにある。
【００１１】
本発明に従えば、受信無線周波数信号を表す低中間周波数信号の同相信号要素及び直角位相信号要素から受信信号強度表示器信号を決定する方法が提供され、この方法は、
前記同相信号要素から第１の絶対値を決定し、
前記直角位相信号要素から第２の絶対値を決定し、及び
前記第１及び第２の絶対値を加算する。
【００１２】
入力信号の対数値の線形関数の近似は、第１及び第２の絶対値の決定の前あるいは後において、信号の対数処理によって得られる。
【００１３】
同相及び直角位相信号経路において、リミッタによって生成された信号を加算する加算器の後段に設けられた多段リミッタによって、第１及び第２の絶対値を決定する前に、対数処理を行うことが望ましい。
【００１４】
加算された絶対値にローパスフィルタリング処理を行うことにより、偽信号が防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面において、同一の要素には同一の番号が付されている。
【００１６】
図１は、零中間周波数又は低中間周波数無線装置としての送受信機１のブロック構成を示している。このような無線装置は、いわゆる、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ標準規格に従う２．４ＧＨｚＩＳＭ帯域において動作する時分割二重無線装置、あるいは他の適当な無線装置となり得る。送受信機１は、受信ブランチＲｘ及び送信ブランチＴｚを含む。送信ブランチＴｚを有しない他の実施の形態では、無線装置は受信機のみとなる。
【００１７】
送信ブランチＴｘは、フィルタ２及び３、ミキサ４及び５、加算器６を有する直角位相ミキサを備える。
【００１８】
加算器６は、電力増幅器７に結合されている。この電力増幅器７は、Ｒｘ／Ｔｘスイッチ８に結合されている。Ｒｘ／Ｔｘスイッチ８は、アンテナ９に結合される。
【００１９】
直角位相送信信号Ｔｘ_１及びＴｘ_Ｑは、変調器（図示されていない）により発生し、フィルタ２及び３にそれぞれ供給される。
【００２０】
受信ブランチＲｘは、Ｒｘ／Ｔｘスイッチ８に結合された低ノイズ無線周波数増幅器（ＬＮＡ）１０を備えている。このＬＮＡ１０は、アンテナ９によって受信される無線周波数信号ＲＦを増幅する。
【００２１】
受信ブランチＲｘは、ミキサ１１及び１２とチャネルフィルタ１３及び１４を有する直角位相ダウン変換器をさらに備える。
【００２２】
送受信機１は、直角位相ローカルオシレータ信号ＬＯ_Ｉ及びＬＯ_Ｑを発生する周波数シンセサイザ１５をさらに備える。この信号ＬＯ_Ｉは、ミキサ４及び１１に供給される。信号ＬＯ_Ｑは、ミキサ５及び１２に供給される。
【００２３】
送受信機１が、ＩＳＭ帯域で動作し、ＩＳＭ帯域の一つのチャネル内で送受信する零中間周波数無線装置である場合、周波数シンセサイザ１５は２．４ＧＨｚに調整される。
【００２４】
送受信機１が、同じ帯域及びチャネル内で動作する低中間周波数無線装置である場合、周波数シンセサイザは２．４ＧＨｚとはやや異なる周波数に調整される。送受信機１は、直角位相信号Ｒｘ_１及びＲｘ_Ｑをダウン変換処理するために、アナログ／ディジタル変換器１７及び１８、プロセッサ１９と共に、ベースバンド回路１６をさらに備える。
【００２５】
プロセッサ１９は、格納されたプログラムと共に不揮発性メモリ（図示されていない）を備え、一時的なデータを格納する揮発性メモリ（図示されていない）を備える。
【００２６】
送受信機１は、本発明に従い、受信信号強度表示器信号ＲＳＳＩを提供する受信信号強度表示器回路２０をさらに備える。この信号ＲＳＳＩは零ＩＦ又は低ＩＦにおいて、受信信号強度表示器信号ＲＦの高いダイナミックレンジをもたらす高ダイナミックレンジ低リップル信号である。
【００２７】
ＩＳＭ帯域において動作する無線装置において、ダイナミックレンジは典型的には８０ｄＢとなる。この信号ＲＳＳＩは、送受信機１内において機能を制御するために用いられ、あるいは、送受信機１が動作するシステムに信号強度情報を提供するために用いられる。
【００２８】
ＲＳＳＩ回路２０は、通常のディジタルハードウェア技術において、又はいわゆるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として、あるいはプログラムされたプロセッサとして、あるいは他の適当なものとして用いることができる。
【００２９】
ＲＳＳＩ回路２０は、サンプルされた信号Ｒｘ_１及びＲｘ_Ｑを復調することに加えて、プログラムされたプロセッサとして用いられる場合に、このプロセッサは信号ＲＳＳＩを計算するための計算機能を実行する。送受信機１においてアナログ制御機能が必要な場合は、計算された信号ＲＳＳＩがディジタル／アナログ変換器に供給される。
【００３０】
図２は、本発明に従う受信信号強度表示器（ＲＳＳＩ）２０の第１の実施の形態を示す。このＲＳＳＩ２０は、信号Ｒｘ_Ｉが供給されるリミッタ及び合計器３０と、信号Ｒｘ_Ｑが供給されるリミッタ及び合計器３１とを備える。リミット処理が施され合計された信号は、各々絶対信号形成器３２及び３３に供給される。絶対信号は、加算器３４によって加算される。加算された絶対信号は、ローパスフィルタ３５によってローパスフィルタリング処理される。このローパスフィルタはＲＳＳＩ信号を提供する。
【００３１】
図３は、本発明に従う受信信号強度表示器回路２０の第２の実施の形態を示す。ＲＳＳＩ２０は、信号Ｒｘ_１及びＲｘ_Ｑがそれぞれ与えられる絶対信号形成器４０及び４１と、絶対信号を加算する加算器４２を備える。加算器４２は、対数信号形成器４３に結合されている。この対数信号形成器４３は、ＲＳＳＩ信号を提供するローパスフィルタ４４に結合されている。
【００３２】
図４は、ハードリミッタ５０及び乗算器５１を備える絶対信号形成器を示す。ハードリミッタ５０は、高利得増幅器となり得る。信号ＶINは、信号ＡＢＳ（ＶIN）としてその出力に現れる。
【００３３】
図５は、演算増幅器６０と、入力信号Ｖ1、Ｖ2、及びＶ3を演算増幅器６０に提供する抵抗Ｒと、フィードバック抵抗Ｒｆを備える加算器を示す。演算増幅器の出力信号は、ＶＯＵＴ＝−Ｒｆ／Ｒ（ΣＶi），ｉ＝１，２，３である。
【００３４】
図６は、カスケードされた差動増幅器７０及び７１と、さらにダッシュラインで示された差動増幅段を備えた多段リミッタ及び加算器を示す。段数は、例えば６である。ステージ７０は、入力信号Ｖiが供給されるトランジスタ７２及び７３を備える。さらに負荷トランジスタＲＬが示されている。同様に、ステップ７１はトランジスタ７４及び７５を備える。信号Ｖiは、全ての段に供給される。加算器７６を通じて、増幅された信号Ｖiからリミット処理が施された対数信号が形成される。
【００３５】
上記記載により、当業者であれば、特許請求の範囲により限定された本発明の精神及び範囲内において様々な変形が可能であり、また上記実施の形態に限定されないことは明らかである。「備える」という語は、特許請求の範囲に記載されたもの以外の他の要素やステップを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による受信信号強度表示器を伴う送受信機の構成を概略的に示したブロック図。
【図２】 本発明に従う受信信号強度表示器に関する第１の実施の形態を示すブロック図。
【図３】 本発明に従う受信信号強度表示器に関する第２の実施の形態を示すブロック図。
【図４】 絶対信号形成器を示すブロック図。
【図５】 加算器を示すブロック図。
【図６】 多段リミッタ及び加算器を示すブロック図。
【符号の説明】
１ 送受信機
２、３ フィルタ
４、５ ミキサ
６ 加算器
７ 電力増幅器
８ ＲＸ／ＴＸスイッチ
９ アンテナ
１０ ＬＮＡ
１１、１２ ミキサ
１３、１４ チャネルフィルタ
１５ 周波数シンセサイザ
１６ ベースバンド回路
１７、１８ Ａ／Ｄ変換器
１９ プロセッサ
２０ ＲＳＳＩ回路
３０ リミッタ及び合計器
３２、３３、４０、４１ 絶対信号形成器
３４、４２ 加算器
３５、４４ ローパスフィルタ
４３ 対数信号形成器
５０ ハードリミッタ
Ｅ１ 乗算器
６０ 演算増幅器
７０、７１ ステージ
７２〜７５ トランジスタ
７６ 加算器

Claims (7)

  1. 無線周波数信号を受信するアンテナと、
    前記無線周波数信号から低中間周波数信号を発生させる直角位相ダウン変換器であって、前記低中間周波数は、前記無線周波数信号からの低中間周波数同相信号要素と低中間周波数直角位相信号要素とを有する、前記直角位相ダウン変換器と、
    前記低中間周波数同相信号要素及び前記低中間周波数直角位相信号要素から受信信号強度表示器信号を生成する受信信号強度表示器であって、前記受信信号強度表示器は、前記低中間周波数同相信号要素から第１の絶対信号を引き出す第１の絶対値形成器と、前記低中間周波数直角位相信号要素から第２の絶対信号を引き出す第２の絶対値形成器と、加算された前記第１及び第２の絶対信号にローパスフィルタリング処理を行うローパスフィルタとを有する、前記受信信号強度表示器と、
    を備えることを特徴とする無線装置。
  2. 前記受信信号強度表示器は、前記低中間周波数同相信号要素から第１の対数信号を決定するための第１の対数信号形成器と、前記低中間周波数直角位相信号要素から第２の対数信号を決定するための第２の対数信号形成器とをさらに備え、前記第１の絶対信号は前記第１の対数信号であり、前記第２の絶対信号は前記第２の対数信号であることを特徴とする請求項１記載の無線装置。
  3. 前記第１及び第２の対数信号形成器は、多段リミッタと、前記多段リミッタにより生成された信号を加算する加算器とをそれぞれ備えることを特徴とする請求項２記載の無線装置。
  4. 前記低中間周波数信号は、零中間周波数信号であることを特徴とする請求項１記載の無線装置。
  5. 前記受信信号強度表示器は、加算された前記第１及び第２の絶対信号から対数信号を形成する対数信号形成器をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の無線装置。
  6. 受信信号強度表示器を用いた無線装置であって、
    無線周波数信号を受信するアンテナと、
    低中間周波数同相信号要素と、低中間周波数直角位相信号要素とを前記無線周波数信号から発生させる直角位相ダウン変換器と、
    前記低中間周波数同相信号要素及び前記低中間周波数直角位相信号要素から受信信号強度表示器信号を生成する受信信号強度表示器と、
    を備え、
    前記受信信号強度表示器は、
    前記低中間周波数同相信号要素から第１の絶対信号を引き出す第１の絶対値形成器と、
    前記低中間周波数直角位相信号要素から第２の絶対信号を引き出す第２の絶対値形成器と、
    前記第１及び第２の絶対信号を加算する加算器と、
    加算された前記第１及び第２の絶対信号にローパスフィルタリング処理を行うローパスフィルタと、
    を備えることを特徴とする無線装置。
  7. 同相信号要素及び直角位相信号要素を有する低中間周波数信号であって、受信無線周波数信号からダウン変換された前記低中間周波数信号から受信信号強度表示器信号を決定する方法であって、
    前記同相信号要素から第１の絶対値を決定し、
    前記直角位相信号要素から第２の絶対値を決定し、
    前記第１及び第２の絶対値を加算し、及び
    加算された前記第１及び第２の絶対値にローパスフィルタリング処理を行うことを特徴とする方法。
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