JP4582752B2 - 時分割デュプレックストランシーバ中の送信器イメージの抑制 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、通信分野に関し、特に共通の送信及び受信周波数を持つ時分割デュプレックス（ＴＤＤ）トランシーバに関する。
【０００２】
従来の技術
時分割デュプレックス（ＴＤＤ）トランシーバは通常、単一搬送波信号周波数を用いる双方向通信のために使用される。図１は、直交変調を利用する従来の時分割デュプレックストランシーバ１００のブロック図の例を示す。トランシーバ１００は、入力データを直交信号ＴＩ１３１、ＴＱ１３２に変換する送信器１３０を含む。局部発振器１２０は同位相発振信号１２１を供給し、位相シフター１２５は、同相発振信号（in-phase oscillation signal)１２１の位相を９０°ずらした直交位相発振信号１２２を供給する。直交信号ＴＩ１３１は、変調器１４２において、同相発振信号１２１で変調され、直交信号ＴＱ１３２は、変調器１４４において、直交位相発振信号１２２で変調される。ミキサー１５０はこれらの変調された信号を結合して合成信号１５１を生成する。
【０００３】
送信／受信スイッチ１６０は、アンテナ１６５を介した送信のための合成信号１５１を交互に選択する。異なるサイクルでは、送信／受信スイッチ１６０はアンテナ１６５から入力信号１６１を供給する。アンテナ１６５は図１（と図３）で示されているが、ワイヤーあるいはケーブルのような他の通信媒体の使用は公知技術である。
【０００４】
入力信号１６１は、合成された信号であり、復調器１７２と１７４で、対応する直交信号ＲＩ１７３とＲＱ１７５に分離される。公知技術のように、送信直交信号ＴＩとＴＱを変調するために使用される局部発振器１２０は、受信した入力信号１６１を受信直交信号ＲＩとＲＱに復調するためにも使用される。局部発振器１２０を共通にすることは多くの利点がある。特に、局部発振器１２０は通常はフェーズロックと発振器であり、送信／受信スイッチ１６０の２つの局面で、同じ発振器１２０を使うことで、それぞれの推移に関して発振器１２０の再位相化あるいは再同期化が不要となる。
【０００５】
更に、同じ局部発振器１２０の使用は、送信と受信動作のために別々の発振器を使用するのと比べてコスト削減となる。受信器１１０は、出力信号１０２を供給するために、直交信号ＲＩ１７３とＲＱ１７５を処理する。
【０００６】
公知技術のように、送信器１３０は、所定の中間周波数（ＩＦ）で送信直交信号ＴＩ１３１とＴＱ１３２を供給する。同様に、送信器１３０と同じ遠隔送信器によって生成された直交信号ＲＩ１７３とＲＱ１７５も、所定の中間周波数によって生成される。搬送周波数Ｆｃの局部発振信号１２１、１２２を持つ中間周波数ＩＦでの直交信号ＴＩ１３１、ＴＱ１３２の変調１４２、１４４により、変調が、１つはＦｃ＋ＩＦ、もう一方はＦｃ−ＩＦの２つの側波帯となる。理想的には、直交信号ＴＩ１３１とＴＱ１３２は、一方の側波帯である所望の側波帯が最大のパワーとなり、他方の側波帯、“イメージ”側波帯が最小のパワーとなるように構成される。
【０００７】
しかし成分変動と他の要因のために、直交信号ＴＩ１３１とＴＱ１３２の間の理想的な関係とは異なる同相や振幅がかなりのパワーを有するイメージ側波帯を生じ得る。図２は、直交信号ＴＩとＴＱの間の振幅や位相の理想的でない関係を持つ従来の送信器のスペクトルパワー密度のグラフの例を示す。示されるように、パワーの大部分は２２０で、Ｆｃ＋ＩＦを中心とする所望の側波帯に位置するが、搬送周波数Ｆｃの位置にあるパワー２１０およびＦｃ−ＩＦを中心とする２３０の位置の側波帯もパワーが相当大きい。復調された所望の信号の歪みを最小にするために、送信器あるいは遠隔受信器はこの不要のまた望ましくない搬送波とイメージ信号パワーを濾波しなければならない。
【０００８】
従来技術で知られているように、濾波処理のコストと複雑さは主としてフィルターに要求される“ロールオフ”の程度によって決まる。周波数の近い２つの信号の選択的な濾波は、非常に急峻なロールオフを要求し、このため周波数が離れた２つの信号の選択的なフィルターよりコストがかかり複雑である。大きな中間周波数ＩＦが好まれる、なぜなら所望の信号２２０と望ましくない信号２３０の間の間隔は、中間周波数の２倍だからである。しかし、高い中間周波数は、低い中間周波数と比べて、送信器１３０と受信器１１０内で利用される構成要素に関して付加的なコストと複雑性が生じる。好ましくは、送信器１３０は可能な限り理想に近くなるように設計されるべきであり、その結果、送信器あるいは遠隔受信器に要求される濾波の度合を減少でき、より低い中間周波数を利用できる。しかし、この理想化された送信器性能を与えるための精密な構成要素の製造と骨の折れる設計技術は、コストと複雑さの点で難しい。
【０００９】
発明の簡単な概要
この発明の目的は、トランシーバから望ましくないイメージ周波数の送信を最小にするための方法と装置を作ることである。トランシーバ中の精密な構成要素を使用せずに、トランシーバからの望ましくないイメージ周波数の送信を最小にする方法と装置を作ることが、本発明の他の目的である。構成要素変動と環境変化に対応した補償のためにトランシーバ性能の動的な調整を可能にする、トランシーバからの望ましくないイメージ周波数の送信を最小にする方法と装置を作ることが本発明のさらなる他の目的である。
【００１０】
これらの目的と後で述べる目的は、トランシーバから送信されるイメージ信号エネルギーの特性を決定し、その後、このイメージ信号エネルギーの減少のためにフィードバックを行う方法と装置を提供することにより達成される。イメージ信号エネルギーはトランシーバの受信器構成要素により測定され、トランシーバの送信器構成要素にフィードバックされる。送信器構成要素は、その後、直交位相が変調され送信される直交信号間のゲインと／あるいは位相関係を調整するためにフィードバックされる情報を使用する。様々な技術は、イメージ信号エネルギーが受信器構成要素により直接測定されるのを可能にするために使用できる。送信器での位相変調信号は交換でき、その結果、イメージ信号エネルギーが所望の信号の側波帯中に送信される。代替として、受信器での位相変調信号が交換でき、その結果、受信器の動作周波数は送信器の所望の信号の側波帯の周波数から送信器のイメージ信号側波帯にシフトする。
【００１１】
発明の詳細な説明
図３は本発明による時分割デュプレックストランシーバ３００のブロックダイアグラムの１例を示す。トランシーバ３００は、トランシーバ３００の受信器３１０が、トランシーバ３００の送信器３３０からの合成された送信信号１５１を受信するのを可能にする。スイッチ３２０は、キャリブレーション信号３２５が仮定される場合、復調器１７２、１７４への合成信号１５１のカップリングが達成される。また、スイッチされた合成信号１５１を、アンテナ１６５から受信された合成信号１６１の信号の強さに匹敵する強さの合成信号を形成するために減衰させる、オプションの減衰器３６０が示されている。キャリブレーションモード中、受信／送信スイッチ１６０は、受信された合成信号１６１を受信器信号経路から切り離す。受信器３１０は、送信器３３０に通常フィードバックデバイス３４０を介してフィードバックされる、１つあるいはそれ以上の選択周波数での信号強さを示す、特性信号３１１を供給する。本発明により、送信器３３０は、直交信号ＴＩ１３１とＴＱ１３２の少なくとも一方の信号の位相および／またはゲイン、および／または局部発振器信号１２１、１２２の相対的な位相を制御する制御手段を含む。このような位相とゲインの制御手段は周知であり、電圧やスイッチが制御された位相シフターと、可変ゲインアンプと、フィルターを含む。フィードバック装置３４０は、この制御を達成する選択手段の特別な特性により決定されるように、送信器３３０中の位相および／またはゲイン、および／または局部発振器信号１２１，１２２の相対的位相の変化をもたらすように、適切な制御信号３４１，３４２を供給するための特性信号３１１の変換をもたらすよう構成されている。
【００１２】
本発明により、特性信号３１１は、望ましくないイメージ信号成分、送信された合成信号１５１内に含まれる図２の成分２３０に特徴化を提供する。キャリブレーションモードにおいては、送信器３３０は、この望ましくない信号成分の大きさを減少するために、この望ましくないイメージ信号成分に対応する制御信号３４１、３４２を印加する。従来のクローズドループフィードバック技術は、特性信号３１１に応じて、この望ましくない信号成分の大きさを減少するために、本発明の好適な実施形態により具体化される。合成信号１５１中の望ましくないイメージ信号成分の大きさを最小にすると、元の入力情報２０１のゆがみのない表現を供給するための、送信器１３０あるいは遠隔受信器（図示されていない）に要求されるフィルターの度合を十分に減少できる。同様に、合成信号１５１中の望ましくないイメージ信号成分の大きさを最小にすると、送信器３３０と受信器３１０により使用される中間周波数を低くすることができる。送信された合成信号中の望ましくないイメージ信号成分を抑制する利点は、当業者にとって明白である。
【００１３】
注目すべきは、これらの利点を達成するために、特性信号３１１が実質上、望ましくない信号成分の特徴に対応していなければならず、受信器の感度は、相対的に低い振幅の望ましくないイメージ信号３１１を検知するために十分でなければならないことである。様々な技術が適切な特性信号３１１の供給のために利用できる。このような２つの技術は特に、変調と復調のために共通の直交発振信号を利用するトランシーバ内の本発明の実施例に非常に適している。
【００１４】
図３で示されるのは、所望の信号成分（図２の２２０）を通常含む側波帯中の望ましくない信号成分（図２の２３０）を供給するよう構成されたシステムのブロックダイアグラムの１例である。この実施例のスイッチ３２０は、同相発振信号と直交発振信号とを切り換えるように構成されている。このようにして、送信直交信号ＴＩ１３１とＴＱ１３２を変調するために使用される発振信号３２１と３２２は、受信直交信号ＲＩ１７３とＲＱ１７５の復調に使用される発振信号１２１と１２２とそれぞれ交換されるので、合成された側波帯は周波数領域中で交換される。所望の信号成分の従来の側波帯中の、以前は望ましくなかった信号成分２３０を供給することによって、受信器３１０からの特性信号３１１は簡単に、従来の受信器中に存在する信号から得ることができる。例えば、従来の受信器は通常、Automatic Gain Control（ＡＧＣ）信号である内部のゲインをコントロールされた信号あるいは、アンテナ１６５からの、異なる合成信号１６１の強度の補償に使用されるReceived Signal Strength Indicator（ＲＳＳＩ）を含む。この従来の供給される信号強度を示すインディケータは、所望の信号成分、図２の２２０、の信号強度の尺度を提供するよう構成されている。従来、望ましくない信号成分２３０から所望の信号成分２２０を含む側波帯への切り替えによって、受信器３１０中のこの従来の提供される信号強度のインディケータは、特性信号３１１として利用できる。本発明の観点において、当業者にとって明らかなように、この側波帯のスイッチングを達成する他の方法が可能である、例えば受信器信号ＲＩ１７３とＲＱ１７５は発振信号１２１と１２２のそれぞれと交換されうる。
【００１５】
図４は、本発明による直交位相送信器３００のスペクトル図の１例を示す。図４は、行使されるキャリブレーション信号３２５に対応するスペクトル応答４１０、４２０、４３０（実線）と同様に、図３のキャリブレーション信号３２５が行使されない場合に、従来の送信に対応するスペクトル応答２１０、２２０、２３０（破線）を含む。発振周波数３２１、３２２は従来の発振周波数１２１、１２２の反対側にあるので、合成されたスペクトル応答４１０、４２０、４３０は実質上、従来のスペクトル応答２１０、２２０、２３０の鏡映像となる。成分４３０は、従来の所望の信号成分２２０を含むＦｃ＋ＩＦでの側波帯中に位置することを除いて、従来の望ましくない信号成分２３０に対応する。図３のスイッチ３２０は、キャリブレーション制御信号３２５が行使される場合、スペクトル応答４１０、４２０、４３０に対応する合成出力を受信器復調器１７２、１７４に接続するので、図３の受信器３１０中の通常の回路要素は、望ましくない信号成分４３０を、所望の信号成分２２０であるかのように処理し、それにより不要な信号成分のインディケータを与え、このインディケータは望ましくない信号成分４３０中での減少を達成するのに使用される特性信号３１１を供給する。
【００１６】
図５は本発明による他の時分割デュプレックストランシーバ５００のブロックダイアグラムの１例を示す。図３のトランシーバ３００とは対称的に、スイッチ５２０は、キャリブレーション制御信号３２５が行使される場合、受信器復調器１７２、１７４により使用される同相発振信号１２１と直交位相発振信号１２２の交換のために使用される。直交信号ＴＩ１３１と１３２を変調するために使用される発振信号１２１、１２２と反対側の通常の関係である発振信号５２１と５２２を形成するための同相発振信号１２１と直交位相発振信号１２２の交換は、従来の図２の望ましくない信号成分２３０を含む側波帯ＦＣ−ＩＦと一致するように、受信器３１０の中心周波数を切り換える効果を有する。トランシーバ３００の場合と同様に、キャリブレーション制御信号３２５が行使され受信器中心周波数がシフトする場合、図５の受信器３１０中の通常の回路は、望ましくない信号成分２３０を、所望の信号成分であるかのように処理し、これによりこの望ましくない信号成分２３０内の減少を達成するのに使用される特性信号３１１を供給するために使用される、望ましくない信号成分２３０のインディケータを提供する。
【００１７】
上述のように、望ましくないイメージ信号成分の大きさは相対的に小さく、好適な実施例では、受信器はこのような小さな信号に対して感度が良いように構成され、送信器３３０から供給されるイメージ構成要素３６１の帯域幅を超える信号それぞれに集中するように構成される。図６は本発明のトランシーバ３００、５００中で使用するための２つの直交モジュール６００のブロックダイアグラムの１例を示す。従来技術で２つの直交モジュールは、受信器でのより強いイメージ拒絶を行い、トランシーバ３００、５００がキャリブレーションモードにある場合、望ましくないイメージ信号成分により高い感度を与える。トランスシーバーの性能と感度の改善のための他の技術はこの開示の観点から当業者にとってはあきらかである。
【００１８】
上述の説明は単に発明の原理を示したに過ぎない。当業者は、本発明の原理を実現するために、ここでは説明も図示もされない様々な組み合わせを可能にするが、それらは本発明の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 共通の局部発振器を有する従来の時分割デュプレックストランシーバの一例を示すブロックダイアグラム。
【図２】 直交位相信号の間の理想的でない関係を持つ従来の直交位相送信器のスペクトルダイアグラムの一例を示す図。
【図３】 本発明による時分割デュプレックストランシーバの一例を示すブロックダイアグラム。
【図４】 本発明による直交位相送信器のスペクトルダイアグラムの一例を示す図。
【図５】 本発明による他の時分割デュプレックストランシーバの例を示すブロックダイアグラム。
【図６】 本発明によるトランシーバ中で使用するための２つの直交モジュールの一例を示すブロックダイアグラム。
【符号の説明】
１２０ 局部発振器
１２１ 同相発振信号
１２２ 直交位相発振信号
１２５ 位相シフター
１３０ 送信器
１３１、１３２ 直交信号
１４２ 変調器
１４４ 変調器
１５０ ミキサー
１５１ 送信信号
１６０ 送信／受信スイッチ
１６１ 合成信号
１６５ アンテナ
１７２、１７４ 復調器
３００ 時分割デュプレックストランシーバ
３１０ 受信器
３２０ スイッチ
３２５ キャリブレーション信号
３３０ 送信器
３４０ フィードバック装置
３４１，３４２ 制御信号

Claims (10)

1. 入力信号を受信し、この入力信号から第１の送信直交信号および第２の送信直交信号を生成するように構成された送信器と、
   前記第１の送信直交信号および第２の送信直交信号を変調し、所望の信号成分と望ましくない信号成分を含む送信合成信号を生成するように構成された第１おおよび第２の変調器並びに加算器と、
   受信合成信号を復調し、第１の受信直交信号および第２の受信直交信号を生成するよう構成された第１および第２の復調器と、
   前記第１の受信直交信号および第２の受信直交信号を受信するように構成された受信器と、
   を備えているトランシーバであって、
   キャリブレーションモードにおいて、前記トランシーバは、受信信号源から前記第１および第２の復調器を切り離し、前記送信合成信号を前記第１および第２の復調器に連結し、前記送信合成信号の望ましくない信号成分が所望の信号成分として前記受信器によって処理されるように第１および第２の発振信号を前記第１および第２の復調器と前記第１および第２の変調器とに連結することにより、前記送信合成信号の前記望ましくない信号成分に実質的に相関する特性信号を生成させ、
   動作モードにおいて、前記トランシーバは、前記受信合成信号の所望の信号成分が前記受信器によって所望の信号成分として処理されるとともに前記送信合成信号の所望の信号成分が前記送信合成信号の所望の信号成分側波帯周波数内にあるように前記第１および第２の発振信号を前記第１および第２の復調器と前記第１および第２の変調器とに連結し、
   前記キャリブレーションモードおよび前記動作モードの両方において、前記トランシーバは、前記特性信号に基づいて、前記第１送信直交信号および第２の送信直交信号の少なくとも一方の信号の位相および振幅の少なくとも一方を調整し、前記送信合成信号の前記望ましくない信号成分を最小にするように構成されたことを特徴とするトランシーバ。
2. 前記第１の発振信号および前記第２の発振信号を発生するよう構成された局部発振器を更に含み、前記第１の送信直交信号と前記第２の送信直交信号の少なくとも一方の位相は、前記第１の発振信号と前記第２の発振信号の間の位相関係を修正することによって調整されることを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
3. 前記受信器で強くイメージを拒絶し、それによって特性信号に高い感度を与える二重直交モジュールを更に備えたことを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
4. 前記所望の信号成分側波帯周波数は高側波帯周波数であることを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
5. 前記第１および第２の発振信号に対応する、同相発振信号および直交位相発振信号を与えるよう構成された局部発振器と、スイッチとを更に含み、
   前記第１の復調器は、前記同相発振信号に基づいて前記受信合成信号を復調し、前記第２の復調器は、前記直交位相発振信号に基づいて前記受信合成信号を復調するよう構成され、
   前記スイッチは、動作モードにおいて前記第１の変調器に前記同相発振信号を与えるとともに前記第２の変調器に前記直交位相発振信号を与え、キャリブレーションモードにおいて前記第１の変調器に前記直交位相発振信号を与えるとともに前記第２の変調器に前記同相発振信号を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
6. 前記受信器は、受信器チューニング周波数に基づいて前記特性信号を生成するよう構成され、前記トランシーバは、キャリブレーションモードにおいて、前記望ましくない信号成分が前記受信器チューニング周波数で生成されるように前記変調器内の変化をもたらすように構成されたスイッチを更に含むことを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
7. 前記第１および第２の発振信号に対応する、前記同相発振信号および前記直交位相発振信号を提供するよう構成された局部発振器と、スイッチとを更に含み、前記第１の変調器は、前記同相発振信号に基づいて前記第１の送信直交信号を生成するよう構成され、前記第２の変調器は、前記直交位相発振信号に基づいて前記第２の送信直交信号を生成するよう構成され、
   前記スイッチは、動作モードにおいて前記第１の復調器に前記同相発振信号を与えるとともに前記第２の復調器に前記直交位相発振信号を与え、キャリブレーションモードにおいて前記第１の復調器に前記直交位相発振信号を与えるとともに前記第２の復調器に前記同相発振信号を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
8. 入力信号を受信して第１の送信直交信号と第２の送信直交信号を生成し、
   キャリブレーションモードにおいて、
   前記第１の送信直交信号と前記第２の送信直交信号を変調して所望の信号成分と望ましくない信号成分を含む合成信号を生成し、あたかも前記合成信号の望ましくない成分が所望の成分であるかのように前記合成信号を復調し、この復調された合成信号から第１の受信直交信号と第２の受信直交信号を生成し、前記第１の受信直交信号と前記第２の受信直交信号を受信して前記合成信号の望ましくない信号成分に実質的に相関する特性信号を生成し、前記特性信号に基づいて前記第１の送信直交信号と前記第２の送信直交信号の少なくとも一方の信号の位相と振幅の少なくとも一方を調整して前記合成信号の前記望ましくない信号成分を抑制し、
   動作モードにおいて、
   前記第１の送信直交信号と前記第２の送信直交信号を変調して所望の信号成分と望ましくない信号成分を含む送信合成信号を生成し、前記キャリブレーションモードにおいて生じる前記特性信号に基づいて前記第１の送信直交信号と前記第２の送信直交信号の少なくとも一方の信号の位相と振幅の少なくとも一方を調整して前記送信合成信号の前記望ましくない信号成分を抑制することを特徴とするトランシーバの送信から望ましくない信号成分を抑制する方法。
9. トランシーバであって、
   前記トランシーバの動作モードにおいて、所望の信号成分側波帯内の所望の信号成分を有する第１の情報信号を受信するよう構成された受信器と、
   前記所望の信号成分側波帯内の所望の信号成分と、望ましくない信号成分側波帯内の望ましくない信号成分とを有する第２の情報信号を送信するよう構成された送信器と、
   前記送信器と前記受信器を結合して、前記受信器によって受信された前記第１の情報信号が、前記トランシーバのキャリブレーションモード中に前記送信器から送信された前記第２の情報信号に対応し、前記望ましくない信号成分側波帯内の前記望ましくない信号成分を持つように構成されたスイッチと、
   を備え、前記トランシーバは、前記動作モードおよび前記キャリブレーションモードの両方において、キャリブレーションモード中に受信された前記第１の情報信号に依存して前記第２の情報信号の位相とゲインの少なくとも一方を調整するように構成されたことを特徴とするトランシーバ。
10. 受信器を含むトランシーバ内の送信器のキャリブレーション方法であって、
    キャリブレーションモードにおいて、前記送信器を介して信号を送信し、前記受信器を介して前記信号を受信し、望ましくない信号成分が所望の信号成分であるかのように前記受信器内の信号を処理して特性信号を発生し、
    動作モードにおいて、前記特性信号に依存して前記送信器を調整する
    こと特徴とするキャリブレーション方法。

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