JP4741537B2 - Noise removal circuit - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信用の受信装置におけるノイズ除去回路に関する。 The present invention relates to a noise removal circuit in a radio communication receiver.
従来、携帯電話が受信するノイズを低減するための技術が研究されている。例えば、通話やメール送受信などのための信号受信アンテナの他に、ノイズを受信するためのノイズアンテナを設けて、信号受信アンテナで受信した信号から、ノイズアンテナで受信したノイズを差し引くことにより、信号に重畳されているノイズを除去するノイズ除去無線端末が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、近年、携帯電話端末の多機能化や情報転送量の高速化・大容量化に伴って、自端末の内部回路から発生するノイズが信号受信回路に回り込み、端末自身から発生すうノイズがみずからの性能に悪影響を与えてしまういわゆる「自家中毒」型のノイズ問題が顕在化している。 However, in recent years, with the increase in the number of functions of mobile phone terminals and the increase in speed and capacity of information transfer, the noise generated from the internal circuit of the terminal itself has entered the signal receiving circuit, and the noise generated from the terminal itself cannot be seen. The so-called “self-poisoning” type of noise problem that has an adverse effect on the performance of the camera has become apparent.
例えば、アースから伝わる伝導ノイズ、電波などの放射ノイズ、磁界などと結合する結合ノイズ、及び、ベースバンド伝送時のDCオフセットなどが無線信号受信回路の性能(感度)を劣化させる。特に、例えばPC(Personal Computer)、自動車、家電などに無線信号受信回路が組み込まれて動作するときなど、他の回路と近接して無線信号受信回路が設置されるときにはこれらのノイズの影響は大きくなる。 For example, conduction noise transmitted from the ground, radiation noise such as radio waves, coupling noise coupled with a magnetic field, and DC offset during baseband transmission degrade the performance (sensitivity) of the radio signal receiving circuit. In particular, when a wireless signal receiving circuit is installed in close proximity to other circuits, such as when a wireless signal receiving circuit is installed and operated in a PC (Personal Computer), an automobile, a household appliance, etc., the influence of these noises is significant Become.
特許文献1に示す従来技術では、ノイズを受信するための専用アンテナを付加する必要があり、また雑音を相殺するためのレベル調整が必要であり、また、経年変化や温度変化などによってレベルがずれると必ずしもノイズは相殺されない。さらに、ノイズ受信アンテナと信号受信アンテナの設置位置や周波数特性などの違いにより、両者で受信ずるノイズには差異があるため、レベルを合わせてもノイズを完全に相殺することはできなかった。
In the prior art disclosed in
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、専用アンテナの付加を必要とせず、かつ、安定してノイズを除去するノイズ除去回路を提供する。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides a noise removal circuit that does not require the addition of a dedicated antenna and stably removes noise.
上記課題を解決するために、本発明は、アンテナ(例えば、本実施形態例におけるアンテナ1)と、RF回路(例えば、本実施形態例におけるRF回路3)と、A/D変換器(例えば、本実施形態例におけるA/D変換部4)とを備える無線受信装置に用いるノイズ除去回路であって、RF回路をアンテナまたは接地点のいずれかに接続するスイッチ手段(例えば、本実施形態例におけるスイッチ回路2)と、RF回路がアンテナに接続されているときに、A/D変換器から出力される第1の信号データから、RF回路が接地点に接続されているときにA/D変換器から出力される第2の信号データを差し引くノイズ除去手段(例えば、本実施形態例におけるノイズ除去部5)とを備えることを特徴とするノイズ除去回路である。
In order to solve the above problems, the present invention includes an antenna (for example, the
本発明は、ノイズ除去手段は、複数の第2の信号データの平均値を第1の信号データから差し引くことをさらに特徴とする請求項1に記載のノイズ除去回路である。
2. The noise removing circuit according to
本発明は、スイッチ手段の接続を切り替えるスイッチ制御手段(例えば、本実施形態例におけるクロック回路7と、クロック制御部8)をさらに備え、該スイッチ制御手段は、第2の信号データの時間変化量に基づいて、スイッチ制御手段がRF回路を接地点に接続する周期を制御することをさらに特徴とする請求項2に記載のノイズ除去回路である。
The present invention further includes switch control means (for example, the clock circuit 7 and the
本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のノイズ除去回路を備える無線受信装置である。
The present invention is a radio reception apparatus including the noise removal circuit according to any one of
以上説明したように、本発明によれば、同一のアンテナから受信する信号に基づいてノイズを検出して除去するようにしたので、無線通信端末において信頼性の高いノイズ除去回路を提供することができる。 As described above, according to the present invention, since noise is detected and removed based on signals received from the same antenna, a highly reliable noise removal circuit can be provided in a wireless communication terminal. it can.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態によるノイズ除去回路の構成を示す図である。本実施形態では、本ノイズ除去回路は、携帯電話端末等の無線端末内に備えられることを想定する。
このノイズ除去回路は、アンテナ1と、スイッチ回路2と、RF回路3と、A/D変換部4と、ノイズ除去部5と、信号処理部6と、クロック回路7と、クロック制御部8とを備える。
アンテナ1は、外部から電波を受信して、変調信号をスイッチ回路2に転送する。
スイッチ回路2は、入力される制御信号に応じて、RF回路3の接続先をアンテナ1側または接地側に切り替える。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the noise removal circuit according to the present embodiment. In the present embodiment, it is assumed that the noise removal circuit is provided in a wireless terminal such as a mobile phone terminal.
The noise removal circuit includes an
The
The
図2は、スイッチ回路2の構成例を示す図である。スイッチ回路2は、スイッチ21と、スイッチ22と、スイッチ23とを有している。これらスイッチはクロック制御部8からのクロック信号を同時に受信する(図2の点線はクロック信号を示す)。スイッチ21のオン/オフが切り替えられると、アンテナ1とRF回路3との経路が接続または切断される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
スイッチ22とスイッチ23とは同時に受信するクロック信号により同時に開閉する。スイッチ22とスイッチ23とは、いずれも、一端は抵抗を介して接地され、一端はアンテナ1およびRF回路3に接続される。スイッチ22とスイッチ23とのオン/オフが切り替えられると、アンテナ1とRF回路3との接地経路が接続または切断される。
The
受信するクロック信号によりスイッチ21がオン状態となると、同時にスイッチ22およびスイッチ23がオフ状態となる。以下、実施形態の説明中で、スイッチ回路2がこのようなスイッチ21がオン状態でありスイッチ22およびスイッチ23がオフ状態である状態を、スイッチ回路2がアンテナ接続状態であるという。また、スイッチ21がオフ状態となると、同時にスイッチ22とスイッチ23とがオン状態となる。以下、実施形態の説明中で、スイッチ回路2がこのようなスイッチ21がオフ状態でありスイッチ22およびスイッチ23がオン状態である状態を、スイッチ回路2が接地状態であるという。
When the
すなわち、クロック信号によって、アンテナ1からの受信信号は、RF回路3に伝送される状態と接地される状態が切り替わる。
図2では、スイッチ22を設けて、その状態によってアンテナ1が接地されるようになっているが、スイッチ21が切断状態であるとき、アンテナ1は必ずしも接地される必要はない。
That is, the state in which the received signal from the
In FIG. 2, the
RF回路3は、アンテナ1から受信する変調信号から、例えば、ベースバンド信号を検波する。RF回路3は、さらに、増幅・フィルタ・周波数変換・利得調整などの機能を持つ一般的なRF回路であって良い。また、RF回路3が検波する信号は、IF(Intermediate Frequency)信号でも良い。
A/D変換部4は、RF回路3から出力されるベースバンド信号を、クロック信号を受信するタイミングでサンプリングしてディジタル値に変換し、ノイズ除去部5に転送する。
The
The A /
ノイズ除去部5は、A/D変換部4から受信するディジタル値のベースバンド信号とクロック制御部8から受信するクロック信号とに基づいて、ベースバンド信号からノイズを除去し、信号処理部6に転送する。ここで、ノイズ除去部5は、ノイズ除去処理を行うためのレジスタ(記憶部)を有することとする。
信号処理部6は、同期・復調・誤り訂正復号などの処理が行なわれる。
ノイズ除去部5と信号処理部6とは、同一の回路により実現してもよい。また、ノイズ除去部5と信号処理部6とは、具体的には、いわゆるソフトウェアをDSP(Digital Signal Processor)やCPU(Central Processing Unit)で動作させることにより実現されてもよい。
クロック回路7及びクロック制御部8は、スイッチ回路2とA/D変換部4とノイズ除去部5とが動作するタイミングを制御するクロック信号を生成する。
The
The
The
The clock circuit 7 and the
次に、アンテナ1から受信した変調信号がノイズ除去部5にてノイズ除去され、信号処理部6に転送される動作例を説明する。
まず、クロック回路7とクロック制御部8とはクロック信号の送信を行う。ここでは、クロック信号は一定の間隔で送信されることとする。
例えば、スイッチ回路2は初期状態では、アンテナ接続状態であることとする。アンテナ1が受信した変調信号は、スイッチ回路2がアンテナ接続状態なので、RF回路3に転送される。このとき、変調信号はノイズ信号を含む。
Next, an operation example in which the modulated signal received from the
First, the clock circuit 7 and the
For example, the
変調信号はA/D変換部4でディジタル変換され、変換後のディジタル値がノイズ除去部5に転送される。ノイズ除去部5は、レジスタにディジタル値を記憶させる。例えば、このディジタル値を変調信号ディジタル値という。例えば、このときのディジタル値は、3.5Vであったこととする(図3の(B)のX)。
The modulated signal is digitally converted by the A /
そして、クロック制御部8は、クロック信号を発信する。スイッチ回路2は、クロック信号を受信すると、アンテナ接続状態から接地状態に切り替わる。A/D変換部4は、このときに受信する信号をディジタル変換する。このとき受信する信号は、ノイズ信号のみである。A/D変換部4が変換したディジタル値はノイズ除去部5に転送され、ノイズ除去部5はディジタル値を受信する。例えば、このディジタル値をノイズ信号ディジタル値という。例えば、このときのディジタル値は、0.5Vであったこととする(図3の(B)のY)。
Then, the
ノイズ除去部5は、レジスタに記憶された変調信号ディジタル値を読み出し、ノイズ信号ディジタル値を差し引いた値をノイズ除去後信号値として、信号処理部6に転送する。ここでは、ノイズ除去後信号値は3.0Vであることとなる。なお、変調信号ディジタル値から差し引くノイズ信号ディジタル値は、その変調信号ディジタル値の直前のノイズ信号ディジタル値でも良いし、直後のノイズ信号ディジタル値でも良い。
以降、ノイズ除去回路の各部は上記動作を繰り返し、図3に示すようにサンプル値を算出する。このように、ノイズ信号を含む変調信号値から、ノイズ信号値を差し引くことによって、ノイズを除去された信号値を得ることができる。
The
Thereafter, each part of the noise removal circuit repeats the above operation, and calculates sample values as shown in FIG. In this way, a signal value from which noise is removed can be obtained by subtracting the noise signal value from the modulation signal value including the noise signal.
本実施形態によれば、例えば、A/D変換部4の入力が差動入力になっている場合、差動入力のプラス(+)端子側とマイナス(−)端子側にコモンモードノイズが伝搬し、かつ、プラス端子側とマイナス端子側が何らかの原因で不平衡になっていると、コモンモードノイズがプラス端子とマイナス端子間のノーマルモードノイズに変換され、A/D変換後のディジタル値にノイズ成分として現れる。同じくA/D変換部4の基準電圧入力にノイズが重畳されている場合も、A/D変換後のディジタル値にノイズ成分として現れる。ノイズ除去部5は、これらのノイズをも除去するものである。
According to the present embodiment, for example, when the input of the A /
<第2の実施形態>
クロック制御部8は、ノイズ信号に基づいてクロック信号を送信するタイミングを制御する構成としても良い。つまり、A/D変換部4がディジタル値を生成するサンプリングタイミング、すなわちスイッチ回路2のアンテナ接続状態と接地状態を切り替える間隔は、図3(A)に示すように1対1の間隔でも良いし、ノイズ信号の時間変化がサンプリングタイミングに比べて緩やかな場合は、図3(C)に示すように、3対1などの間隔でサンプリングすることとしても良い。
<Second Embodiment>
The
<第3の実施形態>
ノイズ除去部5が、複数のサンプル値の平均値を算出し、この平均値を変調信号から差し引くことでノイズ除去を行っても良い。この際、一定間隔でノイズ信号のFFT(Fast Fourier Transform、高速フーリエ変換)を行い、周波数の解析結果に基づいて、平均化するサンプル値の取得間隔を決定しても良い。すなわち、予め定められた閾値を超える周波数が一定数検出された場合、ノイズ変動が大きいとして、平均化の間隔を短くするように構成しても良い。
<Third Embodiment>
The
<第4の実施形態>
RF回路3がAGC(Automatic Gain Control)の機能を有する場合、RF回路3が受信する変調信号は、図3(B)に示すようにクロック信号ごとに上下するために平均入力レベルが低下し、利得が大きく調整されてしまう。このような場合、アンテナ側及び接地側へのスイッチの切り替え時間の比率、及び想定されるノイズ電力を考慮して、RF回路3の平均入力レベルに対して利得を低めに設定するようにAGCを設定する。
<Fourth Embodiment>
When the
<第5の実施形態>
第1の実施形態では、クロック制御部8を設けてクロック信号の送信を制御することとしたが、これを設けずに、クロック回路7が一定間隔でクロック信号を送信する構成としても良い。図4は、クロック制御部8を設けないこととした場合のノイズ除去回路の構成を示す図である。この場合、図5に示すように、例えば、クロックの立ち上がりタイミングでスイッチ回路2の切り替えを行い、クロックの立ち下がりタイミングでA/D変換部4がサンプリングを行なうことで、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<Fifth Embodiment>
In the first embodiment, the
<第6の実施形態>
本発明によるノイズ除去回路は、図6に示すように、無線信号の受信回路だけでなく送信回路も具備する無線端末に備えることとしても良い。この場合は、アンテナからの信号をFDD(Frequency Division Duplex)の場合はデュプレクサ10で、TDD(Time Division Duplex)の場合はスイッチ等によって送受の信号を分離する。また、送信用にはD/A変換部11を設ける。
<Sixth Embodiment>
As shown in FIG. 6, the noise removal circuit according to the present invention may be provided in a wireless terminal including not only a wireless signal receiving circuit but also a transmitting circuit. In this case, the signal from the antenna is separated by the
以上説明したように、従来の無線端末では、無線信号受信回路が他の回路と近接して設置されるとき(例えばPC、自動車、家電などに無線信号受信回路が組み込まれるときなど)に、ノイズの影響を大きく受け、無線信号受信回路の性能(感度)が劣化する。
本発明は、ノイズを部分的にサンプリングする機能を従来回路に付加することにより、アンテナからの受信信号に含まれるノイズ成分を除去する。これにより無線信号受信回路の性能(感度)が向上し、他の回路と近接して設置しても無線信号を問題なく受信可能となる。
As described above, in the conventional wireless terminal, when the wireless signal receiving circuit is installed close to other circuits (for example, when the wireless signal receiving circuit is incorporated in a PC, an automobile, a household appliance, etc.), noise is generated. As a result, the performance (sensitivity) of the radio signal receiving circuit deteriorates.
The present invention removes a noise component contained in a received signal from an antenna by adding a function of partially sampling noise to a conventional circuit. As a result, the performance (sensitivity) of the radio signal receiving circuit is improved, and it is possible to receive a radio signal without any problem even if it is installed close to other circuits.
このように、本発明によれば、ノイズ及びDCオフセットを除去(あるいは低減)することができるため、無線信号受信回路の性能(感度)が向上する。他の回路と近接して設置しても無線信号を問題なく受信可能となる。
また、ノイズを相殺するためのレベル調整が不要であり、経年変化や温度変化の影響がない。また信号を受信している時と同一の経路でノイズを検知するため、信号に重畳されるノイズを高い精度で相殺することができる。
さらに、無線通信モジュールを各種の機器に組み込むときに、一般には組込み先の機器と通信モジュールで一体のノイズ設計をすることが困難であり、前述のような受信感度劣化が生じやすい。本発明を無線通信モジュールに適用することによりそのような受信感度劣化を低減することができる。
Thus, according to the present invention, noise and DC offset can be removed (or reduced), so that the performance (sensitivity) of the radio signal receiving circuit is improved. Even if it is installed close to other circuits, radio signals can be received without any problem.
In addition, level adjustment for canceling out noise is unnecessary, and there is no influence of aging and temperature changes. In addition, since noise is detected through the same path as when a signal is received, the noise superimposed on the signal can be canceled with high accuracy.
Furthermore, when the wireless communication module is incorporated into various devices, it is generally difficult to design an integrated noise with the device to which the wireless communication module is installed and the communication module, and the above-described reception sensitivity deterioration is likely to occur. Such reception sensitivity deterioration can be reduced by applying the present invention to a wireless communication module.
なお、本発明における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりノイズ除去を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 It should be noted that a program for realizing the function of the processing unit in the present invention is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed to remove noise. May be. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
1 アンテナ
2 スイッチ回路
3 RF回路
4 A/D変換部
5 ノイズ除去部
6 信号処理部
7 クロック回路
8 クロック制御部
10 デュプレクサ
11 D/A変換部
21 スイッチ
22 スイッチ
23 スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記RF回路を前記アンテナまたは接地点のいずれかに接続するスイッチ手段と、
前記RF回路が前記アンテナに接続されているときに、前記A/D変換器から出力される第1の信号データから、前記RF回路が前記接地点に接続されているときに前記A/D変換器から出力される第2の信号データを差し引くノイズ除去手段と
を備えることを特徴とするノイズ除去回路。 A noise removal circuit used in a wireless reception device including an antenna, an RF circuit, and an A / D converter,
Switch means for connecting the RF circuit to either the antenna or a ground point;
From the first signal data output from the A / D converter when the RF circuit is connected to the antenna, the A / D conversion is performed when the RF circuit is connected to the ground point. Noise removing means for subtracting the second signal data output from the device.
をさらに特徴とする請求項1に記載のノイズ除去回路。 The noise removal circuit according to claim 1, wherein the noise removal unit further subtracts an average value of the plurality of second signal data from the first signal data.
該スイッチ制御手段は、第2の信号データの時間変化量に基づいて、スイッチ制御手段がRF回路を接地点に接続する周期を制御すること
をさらに特徴とする請求項2に記載のノイズ除去回路。 Switch control means for switching the connection of the switch means,
The noise removal circuit according to claim 2, wherein the switch control unit controls a period in which the switch control unit connects the RF circuit to the ground point based on a time change amount of the second signal data. .
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