JP4424534B2 - 通過帯域調整装置及び無線端末装置 - Google Patents

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本発明は、携帯電話機,PHS電話機(Personal Handyphone System),無線通信機能を備えたPDA装置(Personal Digital Assistant),無線通信機能を備えたノート型のパーソナルコンピュータ装置等の携帯端末装置の他、無線通信機能を備えた据え置き型のパーソナルコンピュータ装置等の端末装置に適用して好適な無線端末装置及び測定装置に関し、特に変調波信号を用いて受信系のフィルタの通過帯域特性を最適な調整値に調整可能とした通過帯域調整装置及び無線端末装置に関する。
今日における移動体通信装置等の無線端末装置では、受信系の中間周波数部(IF部)に所定の周波数帯域の信号を通過させるチャネル選択フィルタが設けられている。
このチャネル選択フィルタとしては、通過帯域特性(中心周波数)の調整や変更が可能なアクティブフィルタとして、例えば相互コンダクタンス可変型フィルタ(gmCフィルタ)が用いられる。
このgmCフィルタは、当該gmCフィルタに印加するフィルタ調整電圧の電圧値を適宜設定することで任意の通過帯域特性を設定するようになっている。また、このgmCフィルタは、送受信系のIC内に設けることが可能であり、これを通じて無線端末装置の小型化や低コスト化を図ることが可能であることから、今日においては広く用いられている。
ここで、このgmCフィルタに代表されるアクティブフィルタは、各アクティブフィルタ毎に通過帯域の中心周波数にばらつきを有している。特に、小型化及び低コスト化を図ったフィルタ構成の場合、中心周波数のばらつきが大きい。
従来、少ない調整手順で精度良くアクティブフィルタの通過帯域特性を調整することを目的として、特開2001−119268号の公開特許公報(特許文献1)にフィルタ調整方法及びフィルタ調整装置が開示され、また、特開2002−76841号の公開特許公報(特許文献2)にフィルタ中心周波数調整装置及び方法が開示されている。
上記特許文献1に開示されている先行技術においては、無変調キャリア(CW)を1波用いて、粗調,微調,最微調の3段階に分けて、RSSI測定値(RSSI:Received Signal Strength Indicator)が最小となるフィルタ調整電圧を検出することで、少ない調整手順で精度良くアクティブフィルタの通過帯域特性を調整可能としている。
これに対して、上記特許文献2に開示されている先行技術においては、中間周波数フィルタ(IFフィルタ)に対して、中心周波数から同じ周波数だけ+方向及び−方向にずれた周波数成分を有する2つのトーンの信号(2波の無変調キャリア)を供給すると共に、IFフィルタに対して、前回設定された中心周波数をデルタFだけ−方向にずらすように、IFフィルタに供給する電流値を変更し、この状態におけるRSSI測定値(Va)を測定する。
次に、IFフィルタに対して上記2波の無変調キャリアを供給した状態で、前回設定された中心周波数を2×デルタFだけ+方向にずらすように、IFフィルタに供給する電流値を変更してRSSI測定値(Vb)を測定する。
そして、上記RSSI測定値(Va)とRSSI測定値(Vb)とを比較し、いずれか値が小さい方のRSSI測定値が得られるようにIFフィルタに供給する電流値を変更することで、IFフィルタの中心周波数を変更設定する。これにより、小規模な回路構成で、温度や電源電圧により変動するIFフィルタの中心周波数の補正を実現している。
特開2001−119268号公報(第4頁〜第7頁:図8) 特開2002−76841号公報(第3頁:図1)
ここで、上記特許文献1及び上記特許文献2に開示されている各先行技術の場合、無変調波を用いてIFフィルタの中心周波数を調整するようになっている。
しかし、携帯電話機等の無線端末装置においては、実際には、QPSK変調方式(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)やGMSK変調方式(GMSK:Gaussian filtered Minimum Shift Keying)等の所定の変調方式により変調処理された信号が受信されることとなる。このため、各先行技術のように、無変調波を用いてIFフィルタの中心周波数の調整を行っていては、実際に変調波を受信した際に最適な通過帯域特性となるように、該IFフィルタの通過帯域特性の調整を行うのは困難である。
IFフィルタには、チャネルを抽出することに加え、ルートナイキスト特性を満たすことが求められるのであるが、ルートナイキスト特性を満たすためには、無変調波を用いてRSSI値が最小となるように中間周波数を設定するよりも、実際の通信システムと同様に変調波を用いてEVM値(EVM:Error Vector Magnitude=入力信号に対する出力の歪みの多さを示す値)が最小となるように調整することが好ましい。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、フィルタの通過帯域特性を、変調波を用いて最適な通過帯域特性に調整可能な通過帯域調整装置及び無線端末装置の提供を目的とする。
本発明は、通過帯域特性の調整が必要なフィルタ手段に対して変調波信号を入力し、当該フィルタ手段の出力のEVM値(EVM:Error Vector Magnitude)が最小値となるように、該フィルタの通過帯域特性を調整する。
本発明は、実際に受信される変調波信号に対応するように、フィルタ手段の通過帯域特性を調整することができる。このため、実際に受信される信号に最適な通過帯域特性となるように、フィルタ手段の通過帯域特性を調整することができる。
[第1の実施の形態]
〔通過帯域調整装置の構成〕
まず、図1は、本発明を適用した第1の実施の形態となる通過帯域調整装置のブロック図である。この通過帯域調整装置は、供給する電圧(或いは電流)に応じて通過帯域特性を変更可能なアクティブフィルタ1に対して、所定の周波数帯の変調波信号を供給する変調波信号発生器2と、アクティブフィルタ1からの出力のEVM値(EVM:Error Vector Magnitude)を測定する変調解析機等のEVM測定器3と、EVM測定器3により測定されたEVM値に対応する電圧値の調整信号をアクティブフィルタ1に供給することで、該アクティブフィルタ1の通過帯域特性を制御する制御部4とを有している。
一例ではあるが、変調波信号発生器2は、例えば450kHz等の中間周波数帯の変調波信号を発生するようになっている。また、この変調波信号は、QPSK変調方式(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)により変調処理が施されているものとする。さらに、アクティブフィルタ1としては、上記変調波信号から、450kHzを中心周波数として例えば±10.5kHzの帯域を抽出するルートナイキストフィルタが設けられている。
〔通過帯域調整装置の動作〕
このような通過帯域調整装置において、変調波信号発生器2は、450kHzの中間周波数帯の変調波信号を発生し、これをアクティブフィルタ1に供給する。アクティブフィルタ1は、この変調波信号から、後に説明する制御部4からの調整信号に対応する周波数を中心周波数とする±10.5kHzの帯域を抽出し、これをEVM測定器3に供給する。
EVM測定器3は、アクティブフィルタ1からの出力のEVM値を測定し、この測定出力(EVM出力)を制御部4に供給する。
一例ではあるが、EVM測定器3は、図2に示す構成を有しており、アクティブフィルタ1からの出力は、復調部11及び検波部12に供給される。復調部11は、このアクティブフィルタ1からの出力に対して施されている変調処理に対応する復調処理(この例の場合は、QPSK復調処理)を施し、この復調信号をレベル調整部13に供給する。
ここで、比較部14は、この復調信号と、基準信号発生部15からの基準信号とを比較し、該復調信号が基準信号に対して有する歪み量(EVM値)を検出するようになっている。そして、この比較処理を行う場合、復調信号の信号レベルを、基準信号の信号レベルに合わせておく必要がある。
このため、検波部12及び自動利得制御部16(AGC)は、アクティブフィルタ1からの出力のレベルを検出し、このレベル検出出力をレベル調整部13に供給する。レベル調整部13は、復調部11からの上記復調信号を、AGC16からのレベル検出出力に対応する利得で増幅することにより、該復調信号の信号レベルを、上記基準信号の信号レベルに合わせ込む。
基準信号発生部15からの基準信号、及びレベル調整部13からの復調信号は、同期調整部17により出力タイミングが調整され、それぞれ比較部14に供給される。比較部14は、前述のようにレベル合わせ及び出力タイミングが調整された復調信号及び基準信号を比較処理することで、該基準信号に対する復調信号の歪み量を検出し、これをEVM出力として、図1に示す制御部4に供給する。制御部4は、このEVM出力の値が最小値となるように、アクティブフィルタ1に供給する調整信号の値を変化させる。
具体的には、EVM測定器で測定されるEVM値と、制御部4からアクティブフィルタ1に供給される調整信号の値との関係は、図3に示すようになっている。この図3から、所定値の調整信号をアクティブフィルタ1に供給することで、該アクティブフィルタ1からの出力のEVM値が最小値を示すことがわかる。すなわち、この図3の例では、アクティブフィルタ1に対して1.6Vの電圧値の調整信号をアクティブフィルタ1に供給することで、該アクティブフィルタ1からの出力のEVM値が約9[%rms]となり、最小値を示すことがわかる。
また、図4は、アクティブフィルタ1の通過帯域特性を示しており、点線のグラフは、アクティブフィルタ1に対して1.2Vの電圧値の調整信号を供給した場合の通過帯域特性を、実線のグラフは、アクティブフィルタ1に対して1.6Vの電圧値の調整信号を供給した場合の通過帯域特性を、一点鎖線のグラフは、アクティブフィルタ1に対して2.0Vの電圧値の調整信号を供給した場合の通過帯域特性をそれぞれ示している。
図3からわかるように1.6Vの調整信号をアクティブフィルタ2に供給した際にEVM値が最小値となることがわかる。このため、制御部4は、アクティブフィルタ1からの出力のEVM値を最小値とするように、該アクティブフィルタ1に供給する調整信号の値を、EVM測定器で測定されるEVM値に基づいて制御する。これにより、図4の各グラフに示すようにアクティブフィルタ1の通過帯域特性の中心周波数が450kHzに、徐々に合わせ込まれて調整されることとなる。
〔第1の実施の形態の効果〕
以上の説明から明らかなように、この第1の実施の形態の通過帯域調整装置は、アクティブフィルタ1に対して「変調波」を入力し、制御部4が、このアクティブフィルタ1の出力のEVM値が最小値となるように、該アクティブフィルタ1に供給する調整信号の値を制御する。
これにより、実際に受信される変調波を用いて、アクティブフィルタの通過帯域特性を調整することができるため、実際に受信される信号に最適な通過帯域特性となるように、アクティブフィルタの通過帯域特性を調整することができる。
このため、通過帯域特性の最適化により、受信感度や通話音声品質の向上を図ることができ、また、隣接チャネルの選択度を改善することができる。
また、データ通信においては、誤り率を低くすることができ、結果として通信速度の向上を図ることができる。
また、温度ドリフトにより悪影響を軽減することができ、結果として動作可能な温度範囲を広げることができる。
なお、上述の第1の実施の形態の説明では、アクティブフィルタ1の通過帯域特性を調整することとして説明をしたが、この通過帯域調整装置は、アクティブフィルタ以外であっても、通過帯域特性の調整を必要とするフィルタであれば、どのようなフィルタでも、その通過帯域特性を調整することは可能であることを付け加えておく。
[第1の実施の形態の変形例]
次に、上記アクティブフィルタ1は、通常、図5に示すように一つの集積回路(IC)として1チップ化されている。このため、このフィルタICに対して、当該通過帯域調整装置の一部或いは全部の回路部を組み込むことで、当該通過帯域調整装置の一部或いは全部を1チップ化することも可能である。
具体的には、図6は、アクティブフィルタ1のフィルタICに対して、制御部4を組み込んだ例である。また、図7は、アクティブフィルタ1のフィルタICに対して、変調波信号発生器2,EVM測定器3及び制御部4を組み込んだ例である。
このように通過帯域調整装置の一部或いは全部を1チップ化することで、以下に各実施の形態として説明するように、当該通過帯域調整装置を携帯電話機等の通信端末装置に組み込み易くすることができる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明を適用した第2の実施の形態となる携帯電話機の説明をする。この第2の実施の形態の携帯電話機は、当該携帯電話機内に設けられたアクティブフィルタ1の中心周波数を、当該携帯電話機に外付けされるかたちで設けられた上記変調波信号発生器2、EVM測定器3及び制御部4により設定するようにしたものである。
〔第2の実施の形態の構成〕
具体的には、この第2の実施の形態の携帯電話機は、図8に示すようにアクティブフィルタ1のフィルタICに設けられたEVMインターフェイス22(EVMIF)を介して、当該アクティブフィルタ1の出力を上記EVM測定器3に供給し、また、該フィルタICに設けられた制御インターフェイス23(制御IF)を介して、上記制御部4からの調整信号をアクティブフィルタ1に供給して中心周波数を制御するようになっている。また、変調波発生器2からの変調波信号は、当該携帯電話機のアンテナに接続されたアンテナスイッチに供給されるようになっており、このアンテナスイッチを介して供給された変調波信号が、受信系及び中間周波数信号処理部を介してアクティブフィルタ1に供給されるようになっている。
〔第2の実施の形態の動作〕
図9に、この第2の実施の形態の携帯電話機の送受信系の詳細な回路図を示す。この図9からわかるように、当該携帯電話機は、800MHz及び1.5GHzのシステムに対応可能となっており、変調波信号発生器2からの800MHz或いは1.5GHzの変調波信号は、受信入力端子31(EXT_RX)或いは送信出力端子32(EXT_TRX)を介してアンテナスイッチ30(ANT_SW)に供給される。
アンテナスイッチ30は、内部のスイッチを切り替えることで、受信入力端子31或いは送信出力端子32を介して供給された上記変調波信号をRF処理部34に供給する。RF処理部34は、SAWフィルタ33、シンセサイザ部36からのシンセサイザ出力が供給されるミキサ34(ローノイズアンプ(LNA)も含む)及びMCフィルタ35により、上記SAWフィルタ33からの変調波信号を中間周波数信号(IF)に変換し、これをフィルタIC40に供給する。
フィルタIC40に供給された中間周波数信号は、シンセサイザ部36からのシンセサイザ出力に基づいて所定の利得で増幅されアクティブフィルタ1に供給される。アクティブフィルタ1は、上述のようにこの中間周波数信号から所定の帯域を抽出し、これを後段の復調部(図示せず)に供給すると共に、フィルタIC40に設けられたEVMIF22を介して、図8に示すEVM測定器3に供給する。
EVM測定器3は、上記アクティブフィルタ1からの出力に基づいてEVM値を検出し、これを制御部4に供給する。制御部4は、このEVM値を最小値とする調整信号を形成し、これを図9に示す制御IF23を介してアクティブフィルタ1に供給する。これにより、上述と同様に、当該携帯電話機内に設けられたアクティブフィルタ1の通過帯域特性を、当該携帯電話機に対して外付けのかたちで設けられた変調波信号発生器2、EVM測定器3及び制御部4により、最適な特性に調整することができる。
〔第2の実施の形態の効果〕
以上の説明から明らかなように、この第2の実施の形態の携帯電話機は、フィルタIC40に対して、アクティブフィルタ1の出力を、当該携帯電話機に外付けされるEVM測定器3に供給するためのEVMIF22、及び当該携帯電話機に外付けされる制御部4からの調整信号をアクティブフィルタ1に供給するための制御IF23を設ける。そして、この外付けされたEVM測定器3により、アクティブフィルタ1からの出力のEVM値を測定し、制御部4が、このEVM値を最小化する調整信号を形成し、この調整信号により、携帯電話機内のアクティブフィルタ1の中心周波数を調整する。
これにより、アンテナスイッチ30を介して供給される変調波信号に基づいて、アクティブフィルタ1の出力のEVM値が最小となるように、該アクティブフィルタ1の中心周波数を調整することができる。このため、携帯電話機のアクティブフィルタ1の通過帯域特性を、実際に受信される変調波信号に対応した最適な特性に調整することができる。
また、この第2の実施の形態の携帯電話機の場合、変調波信号発生器2からの変調波信号を、アンテナスイッチ30、SAWフィルタ33、ミキサ34、及びMCフィルタ35を介してアクティブフィルタ1に供給するようになっている。このため、アクティブフィルタ1の前段の系、すなわち、アンテナスイッチ30、SAWフィルタ33、ミキサ34、及びMCフィルタ35の特性を含めたかたちで、アクティブフィルタ1の通過帯域特性を調整することができる。従って、当該携帯電話機の受信システムとして最適な特性となるようにアクティブフィルタ1の通過帯域特性を調整することができる。
[第2の実施の形態の変形例]
上述の第2の実施の形態の説明では、変調波信号発生器2、EVM測定器3及び制御部4を、携帯電話機に対して外付けのかたちで設けることとしたが、これは、図10に示すように制御部4を携帯電話機のフィルタIC40内に設けるようにしてもよい(或いは携帯電話機内のCPUを制御部4として機能させるようにしてもよい。)。
この場合、変調波信号発生器2からの変調波信号は、上記アンテナスイッチ30から供給され、当該携帯電話機内のアクティブフィルタ1に供給される。アクティブフィルタ1の出力は、フィルタIC40に設けられたEVMIF22を介して、当該携帯電話機に外付けされたEVM測定器3に供給される。また、EVM測定器3からのEVM値は、EVMIF22を介して、当該携帯電話機内のフィルタIC40に設けられた制御部4に供給される。そして、この制御部4により、上記EVM値に基づいて形成された調整信号で、アクティブフィルタ1の通過帯域特性が調整されることとなり、上述と同様の効果を得ることができる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明を適用した第3の実施の形態の携帯電話機の説明をする。この第3の実施の形態の携帯電話機は、図7に示すように、アクティブフィルタ1、変調波信号発生器2、EVM測定器3及び制御部4を1チップ化したフィルタIC50を、当該携帯電話機内に設けたものである。
上述の第2の実施の形態の携帯電話機の場合、変調波信号発生器2からの変調波信号を、アンテナスイッチ30を介して供給することとしたが、この第3の実施の形態の携帯電話機の場合、フィルタIC50内に変調波信号発生器2が設けられているため、この変調波信号発生器2から直接的に、アクティブフィルタ1に対して変調波信号を供給する。そして、フィルタIC50内に設けられたEVM測定器3により、該アクティブフィルタ1の出力のEVM値を測定し、フィルタIC50内に設けられた制御部4により、このEVM値に対応する調整信号を形成してアクティブフィルタ1の通過帯域特性を調整する。
これにより、上述の第2の実施の形態と同様に、アクティブフィルタ1の通過帯域特性を最適化することができる。
また、この第3の実施の形態の携帯電話機の場合、アクティブフィルタ1、変調波信号発生器2、EVM測定器3及び制御部4が、フィルタIC50に1チップ化されているため、当該携帯電話機のみでアクティブフィルタ1の通過帯域特性を調整可能とすることができる。
〔通過帯域特性の調整タイミングの制御〕
ここで、携帯電話機内のCPUは、変調波信号発生器2からアクティブフィルタ1に対して変調波信号を供給するタイミングを制御しており、
1.ユーザから中心周波数の調整の指示がなされたタイミング(ユーザは、例えば受信状態が思わしくない場合等に、この調整指示を行えば良い)、
2.無音状態の検出時、
3.パケットデータを受信してから、次のパケットデータを受信するまでの間
等のいわば「空き時間」を検出し、この空き時間に変調波信号発生器2からの変調波信号をアクティブフィルタ1に供給制御する。
これにより、空き時間を利用してアクティブフィルタ1の通過帯域特性を、常に最適な状態に維持することができる。
最後に、本発明は、一例として開示した上述の各実施の形態に限定されることはない。例えば、上述の第2,第3の実施の形態の説明では、本発明を携帯電話機に適用することとしたが、これは、通信機能を備えた機器であれば、どのような機器に適用してもよい。
そして、上述の各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論であることを付け加えておく。
本発明を適用した第1の実施の形態となる通過帯域調整装置のブロック図である。 通過帯域調整装置に設けられているEVM測定器のブロック図である。 アクティブフィルタの通過帯域を調整する調整信号と、アクティブフィルタ1の出力のEVM値との関係を示す特性図である。 通過帯域調整装置により、アクティブフィルタの通過帯域が最適化される様子を示す図である。 通過帯域調整装置の第1の変形例を説明するたののブロック図である。 通過帯域調整装置の第2の変形例を説明するたののブロック図である。 通過帯域調整装置の第3の変形例を説明するたののブロック図である。 本発明を適用した第2の実施の形態となる携帯電話機のブロック図である。 第2の実施の形態の携帯電話機の送受信系の回路図である。 第2の実施の形態の携帯電話機の変形例を説明するためのブロック図である。
符号の説明
1 アクティブフィルタ、2 変調波信号発生器、3 EVM測定器、4 制御部、11 復調部、12 検波部、13 レベル調整部、14 比較部、15 基準信号発生部、16 自動利得制御部(AGC部)、17 同期調整部、22 EVMインターフェイス(EVMIF)、23 制御インターフェイス(制御IF)、40 フィルタIC、50 フィルタIC

Claims (5)

  1. 外部から供給される調整信号に対応して通過帯域特性を可変可能なフィルタ手段に、該フィルタ手段が設けられるシステムで用いられる変調波信号を供給する変調波信号発生手段と、
    上記フィルタ手段からの出力のEVM値(EVM:Error Vector Magnitude)を測定するEVM測定手段と、
    上記EVM測定手段により測定されたEVM値を最小値とする上記調整信号を形成して上記フィルタ手段に供給する制御手段と
    を有する通過帯域調整装置。
  2. 変調波信号発生手段から供給される、当該無線端末装置で用いる変調波信号が供給される外部入力手段と、
    上記外部入力手段を介して供給された上記変調波信号を所定の中間周波数信号に変換処理する周波数変換手段と、
    供給される調整信号に対応して通過帯域特性を可変し、この可変した通過帯域特性で、上記周波数変換手段により周波数変換処理された上記変調信号から所定の帯域を抽出するフィルタ手段と、
    上記フィルタ手段からの出力を、当該無線端末装置の外部に設けられたEVM測定手段(EVM:Error Vector Magnitude)に供給するためのEVMインターフェイスと、
    上記EVM測定手段により測定されたEVM値を最小値とする上記調整信号を形成する、当該無線端末装置の外部に設けられた制御手段からの該調整信号を、上記フィルタ手段に供給するための制御インターフェイスと
    を有する無線端末装置。
  3. 請求項2記載の無線端末装置であって、
    上記外部入力手段は、アンテナにより受信された受信信号、及び当該無線端末装置から送信する送信信号の切り替えを行うアンテナスイッチであること
    を特徴とする無線端末装置。
  4. 当該無線端末装置で用いる変調波信号を発生する変調波信号発生手段と、
    供給される調整信号に対応して通過帯域特性を可変し、この可変した通過帯域特性で、上記変調波信号発生手段からの上記変調波信号から所定の帯域を抽出するフィルタ手段と、
    上記フィルタ手段からの出力のEVM値(EVM:Error Vector Magnitude)を測定するEVM測定手段と、
    上記EVM測定手段により測定されたEVM値を最小値とする上記調整信号を形成し、この調整信号を上記フィルタ手段に供給して、該フィルタ手段の通過帯域特性を可変制御する制御手段と
    を有する無線端末装置。
  5. 請求項4記載の無線端末装置であって、
    上記制御手段は、通信の空き時間を検出し、この空き時間に上記調整信号を上記フィルタ手段に供給すること
    を特徴とする無線端末装置。
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