JP2009194481A - 受信装置及び受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アナログＢＢ回路の性能に起因して起こるＲＢ受信での性能劣化を改善することができる受信装置及び受信方法を提供すること。
【解決手段】受信装置１００は、スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムに適用され、ＲＢ配置通知部１１４は、復号部１１３により復号されたＣＣＨ情報に基づいて、ＲＢ配置情報を抽出して通知する。Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、通知されたＲＢ配置情報を解析し、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するようにＬｏ発振回路１０３及び周波数補正部１１１を制御する。Ｌｏ発振回路１０３は、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５からの周波数制御信号に応じて発振周波数を変え、Ｌｏ周波数を△ｆだけシフトする。周波数補正部１１１は、アナログ部でＢＢ信号をシフトした△ｆに相当する−△ｆだけ周波数を逆シフトして元に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムにおいて使用される受信装置及び受信方法に関し、詳細には、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式に好適な受信装置及び受信方法に関する。

近年、３ＧＰＰ ＲＡＮ ＬＴＥ（3rd Generation Partnership Project Radio Access Network Long Term Evolution）においては、高速大容量通信を実現するために、多くの技術が検討されている。例えば、移動通信システムのマルチパス干渉に強いＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）、フェージング変動する伝搬路品質に応じて変調方式及び符号化率を変化させるＡＭＣ(Adaptive Modulation and Coding：適応変調符号化)、ＯＦＤＭ帯域を複数のＲＢ（Resource Block）に分割し、伝搬路状態の良好なＲＢに優先的に送信パケットを割り当てる周波数スケジューリング、符号化技術と再送技術とを組み合わせて効率的に再送を行うハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ:Hybrid Automatic Repeat Request）、及び送受信装置において複数のアンテナを用いて通信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）などの技術がある。

ＯＦＤＭは、多数のサブキャリアを用いてデータを並列伝送するマルチキャリア伝送技術であり、高い周波数利用効率、マルチパス環境下のシンボル間干渉低減などの特徴を持ち、伝送効率の向上に有効であることが知られている。このＯＦＤＭ方式において複数のサブキャリアを束ねたＲＢ毎に適応変調や周波数スケジューリングを適用し周波数利用効率を改善する技術が検討されている。

端末に対する周波数帯域上でのＲＢの割当方法として、（１）回線品質に応じたスケジューリング、つまり、周波数スケジューリングによってＲＢを割り当てる方法（Frequency Scheduled Allocation：ＦＳＡ）と、（２）予め定められた割当パターンに従ってＲＢを割り当てる方法（Persistent Scheduled Allocation：ＰＳＡ）との２種類がある。ここでのＲＢは、サブキャリアをいくつかまとめてブロック化したものである。

ＦＳＡでは、各端末に割り当てられるＲＢが各端末のＲＢ毎の回線品質に応じてＲＢ割当の都度変化するため、基地局から各端末へのスケジューリング結果の通知は必要となるが、大きなマルチユーザダイバーシチ効果を得ることができる。また、ＰＳＡでは、各端末に割り当てられるＲＢは時間軸上の送信タイミングと周波数軸上の送信ＲＢとで表される予め定められた割当パターンに従ったＲＢに固定されるため、ＦＳＡに比べマルチユーザダイバーシチ効果は小さくなるが、基地局から各端末へのスケジューリング結果の通知は不要となる。また、ＰＳＡでは基地局から端末に割当パターンが予め通知されており、端末ではその通知により自端末に割り当てられたＲＢを判断することができる。

図４は、ＯＦＤＭ方式のリソースブロック（ＲＢ）の配置例を示す図であり、縦軸に周波数を、横軸に時間をとる。図４において、１ブロックが１サブキャリア（ＳＣ）を示し、周波数軸上から見た場合、この周波数帯（例えば１２ＭＨｚ）はＮ個のサブキャリア（ＳＣ）であり、時間軸上から見ると１サブフレームは１４シンボルである。また、１サブフレームのうち７シンボルが１ダウンリンク・スロットである。周波数軸の中央にリソースブロック（ＲＢ）が配置され、時間軸上では２つのリソース・エレメントが並ぶ。図４のハッチングがリソースブロック（ＲＢ）である。

周波数軸上で全周波数帯、時間軸上の２シンボルが制御チャネル（ＣＣＨ）に割当てられ、ＣＣＨはシステム帯域全てを使って送信される。ＳＣＨ，ＢＣＨ等は、ＲＢ割り当てに関係なく固定位置である。

一方、特許文献１には、複数の通信方式に適宜対応するマルチモードの受信機及び通信端末が記載されている。特許文献１記載の受信機は、無線システムによって、Ｚｅｒｏ−ＩＦ（ダイレクト）とスーパーヘテロダイン受信機の中間周波数を極低周波に設定したＬｏｗ−ＩＦとを切り替える技術である。広帯域信号（ＣＤＭＡ）は、Ｚｅｒｏ−ＩＦ受信に切り替え、狭帯域信号（ＴＤＭＡ）は、Ｌｏｗ−ＩＦ受信に切り替える。上記Ｚｅｒｏ−ＩＦ受信は、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）のサンプリング周波数が低くてよいという利点がある。また、上記Ｌｏｗ−ＩＦ受信は、バースト動作でのＤＣ変動の影響を回避することができ、また隣接ＣＨ（チャネル）はイメージリジェクションＭＩＸ（ミキサ）で除去することができる。

しかし、特許文献１記載の受信機を、ＬＴＥ（long-term evolution）のようにシステム帯域幅として複数の帯域幅を設けたＬＴＥ端末受信機に適用すると以下のような課題がある。

（１）Ｌｏｗ−ＩＦとＺｅｒｏ−ＩＦで別々の復調回路が必要であり、回路規模の増大につながる。ＬＴＥでＺｅｒｏ−ＩＦ受信する場合、ＢＢ回路のＡＣ結合の影響が大きくなる。この場合、ＯＦＤＭが用いられ、ＢＢ信号での最小サブキャリア周波数が１５ｋＨｚであるとすると、ＩＣ内には大容量のコンデンサが作れないためＩＣ化のネックとなる。

（２）Ｌｏｗ−ＩＦの場合に第２の直交ミキサが必要になり、回路規模の増大につながる。

（３）システム帯域幅で送られるため、Ｌｏｗ−ＩＦ受信するとＣＣＨの受信ができない。
特開２００３−０４６４０１号公報

上述したように、ＬＴＥは、既存の３ＧＰＰの周波数帯を用いて、システム（基地局）に応じて複数の帯域（１．４Ｍ／３Ｍ／５Ｍ／１０Ｍ／１５Ｍ／２０Ｍ）のシステム帯域に対応する。また、ユーザデータは、リソースブロック単位（例えば１ＲＢ＝１８０ｋＨｚ、１ＲＢ＝１２ＳＣ）で伝送される（図４参照）。

１ＲＢ帯域で通信するケースも想定され、この場合インターリーブの効果が薄く、かつ、ターボブロック長が短いため誤り訂正能力も低い。このため、性能確保が難しくなる。

加えて、特にシステム帯域中央（ＢＢではＤＣ近傍）やシステム帯域両端付近が割り当てられた場合、以下の要因により大きな劣化が発生する。

（１）システム帯域中央（ＢＢではＤＣ近傍）付近にＲＢが割り当てられた場合、ＢＢ回路の低周波帯域不足により大きな劣化が発生する。

（２）システム帯域両端付近にＲＢが割り当てられた場合、ベースバンドフィルタのＩ・Ｑ不均衡（振幅，遅延）により大きな劣化が発生する。

特に、１ＲＢ帯域で通信する場合に、ＲＢが上記（１）システム帯域中央又は（２）システム帯域両端付近に割り当てられてしまうと劣化は深刻であり、事実上通信できないことがある。

また、ＬＴＥでは、受信品質に応じてスケジューリングを行うため、性能が悪いＲＢがあったとしても、通信は可能である。但し、システム帯域が無駄になってしまう不具合がある。

以下、上記（１）システム帯域中央で劣化が発生する要因と、（２）システム帯域両端付近で劣化が発生する要因とについて図５乃至図８を参照して説明する。

（１）システム帯域中央で劣化が発生する要因
システム帯域中央では、アナログベースバンド（ＢＢ）のＡＣ結合帯域を使用することで劣化が発生する。

例えば、変調方式はＯＦＤＭ、サブキャリア間隔を１５ｋＨｚを例に採る。ＬＴＥ端末では、広帯域信号（最大２０ＭＨｚ）でありながら低周波帯域も要求される。ＲＦＩＣに内蔵可能な容量を考慮すると、この容量ではＢＢ回路のＡＣ結合（ハイパスフィルタＨＰＦにより実現する）のカットオフ周波数ｆｃが高くなり、ＤＣ近傍サブキャリアのＥＶＭ（Error Vector Magnitude）特性が大きく劣化してしまう。

図５は、１ＲＢの各配置位置におけるＨＰＦ−ｆｃ[ｋＨｚ]とＥＶＭ[％]の関係を示す特性図である。ＲＢ＝１００（２０ＭＨｚ）に対して、各ＲＢ＝１の場合のＥＶＭ[％]を示す。

図５に示すように、ＲＢ＝１００（ＲＢ全部使用）の場合にはＥＶＭは最も良い。ＲＢ＝１では、ＥＶＭは劣化し、ＥＶＭ劣化の程度は配置位置によって異なる。例えば、ＲＢ＝１（ＤＣ下）は、周波数軸から見るとＤＣの負側であり最も劣化する。３Ｇ用ＲＦＩＣの帯域（ｆｃ＝１０ｋＨｚ）では、最悪ＲＢでＥＶＭ＞５０％に劣化する。ｆｃ＝２ｋＨｚまで広げても、最悪ＲＢでＥＶＭ≒１３％まで劣化する。

図６は、ＨＰＦ−ｆｃ変化を表すＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波電力対雑音電力比）[ｄＢ]と正規化Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ[％]との関係を示す特性図である。カットオフ周波数ｆｃに対する正規化Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ[％]を示す。例えば、ｆｃ＝２ｋＨｚをＣＮＲ２０[ｄＢ]について見ると、カットオフ周波数ｆｃが低い（特にｆｃ＝１ｋＨｚ以下）場合に対して１／３程度しか出力されない。

ダイレクトコンバージョン受信方式では、一般的にアナログＢＢ部にＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプを持つ。高利得かつ利得変化のあるＢＢ回路を全てＤＣ結合で実現するのは難しい。理由は、ＤＣオフセット除去回路が必須であること、微弱な受信信号に対して常に十分小さいオフセットに制御するのは困難であることによる。

そこで、アナログＢＢのＡＣ結合を用いようとすると、ＡＣ結合で低周波帯域を広げるには、大容量のコンデンサが必要となりＩＣ化のネックとなる。

図７は、サブキャリア番号に対するＥＶＭ[％]を示す特性図である。

図７に示すように、帯域の中央（ＢＢではＤＣ近傍）のサブキャリア、ここではサブキャリア番号「６００」（例えば−１５ｋＨｚのサブキャリア）のＥＶＭが大きく劣化する。

（２）システム帯域両端付近で劣化が発生する要因
ＢＢ−ＬＰＦのＩ／Ｑ不均衡
システム帯域両端付近では、ベースバンドフィルタ（ＢＢ−ＬＰＦ）のＩ／Ｑ不均衡によりＥＶＭが大きく劣化する。上記Ｉ／Ｑ不均衡は、ＩチャネルとＱチャネルとの間の振幅及び遅延差により生じる。

図８は、Ｉ／Ｑ−ＢＢＬＰＦのｆｃに差がある場合のサブキャリア番号に対するＥＶＭ[％]を示す特性図である。

図８に示すように、ＩチャネルとＱチャネルのＬＰＦのカットオフ周波数が１％ずれると、ＥＶＭが大きく劣化する。特に、システム帯域両端付近では、最悪１０％以上劣化する。

ＬＴＥ信号は、広帯域であるため、高速なＡＤＣが必要であり、これはコスト及び消費電流の増大に加えて、ビット数が１０ｂｉｔ程度に制限される。ＡＤＣのビット数が１０ｂｉｔ程度に制限されると、妨害波電力に十分なビット数を配分できない。また、Ａ／Ｄ変換前にアナログＬＰＦで抑圧が必要となりフィルタを軽くできない。アナログＬＰＦは、ばらつき大きいのでＩ／Ｑ不均衡（振幅，遅延）が大きくなる。

上述したように、従来の受信装置にあっては、アナログＢＢのＡＣ結合帯域によってシステム帯域中央で劣化が発生し、ＢＢ−ＬＰＦのＩ／Ｑ不均衡によってシステム帯域両端付近で劣化が発生するので、これらのシステム帯域にＲＢが割り当てられると受信性能が著しく劣化し、特に１ＲＢ帯域で通信する場合は通信そのものができない可能性がある。さらに、アナログＢＢ回路において、ＡＣ結合の容量増大とＢＢ−ＬＰＦのＩＱ間偏差の増大が、無線部ＩＣ化の大きな妨げとなっている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アナログＢＢ回路の性能に起因して起こるＲＢ受信での性能劣化を改善することができる受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。

本発明の受信装置は、所定周波数のＬｏ信号を発振するＬｏ発振手段と、前記Ｌｏ信号により受信信号をＩＱベースバンド信号に周波数変換するミキサ手段と、デジタル化された前記ＩＱベースバンド信号に対して所定の周波数だけ周波数シフトを行う周波数補正手段と、前記周波数補正手段により周波数シフトされたデジタルベースバンド信号を復調する復調手段と、復調信号を復号する復号手段と、前記復号手段により復号された制御情報に基づいて、予めスケジューリングされた帯域割当情報を抽出する帯域割当情報抽出手段と、抽出された前記帯域割当情報を解析し、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するように前記Ｌｏ発振手段及び前記周波数補正手段を制御するＬｏ周波数シフト制御手段と、を備える構成を採る。

本発明の受信方法は、スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムの受信方法であって、所定周波数のＬｏ信号を発振するステップと、前記Ｌｏ信号により受信信号をＩＱベースバンド信号に周波数変換するステップと、デジタル化された前記ＩＱベースバンド信号に対して所定の周波数だけ周波数シフトを行うステップと、前記周波数シフトされたデジタルベースバンド信号を復調するステップと、復調信号を復号するステップと、前記復号された制御情報に基づいて、予めスケジューリングされた帯域割当情報を抽出するステップと、抽出された前記帯域割当情報を解析し、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するように制御するステップとを有する。

本発明によれば、特定のＲＢが割り当てられた場合、Ｌｏ周波数をシフトすることにより、アナログＢＢ回路の性能に起因して起こる、ＲＢ受信での性能劣化を改善することができる。

具体的には、ＡＣ結合の低周波帯域緩和による結合Ｃの容量低減と、ＢＢ−ＬＰＦのＩＱ間偏差の緩和が可能になる。ＡＣ結合帯域の緩和によって、結合コンデンサの低容量化が可能になり、ＩＣ化に適した無線受信回路を提供することができる。また、ＢＢ−ＬＰＦのＩＱ間偏差の緩和によって、ＢＢ−ＬＰＦのＩＣ内蔵化が容易になる。

その結果、特定のＲＢが割り当てられた場合、Ｌｏ周波数をシフトし、アナログＢＢ部の性能劣化が大きい周波数帯域を使わずに受信することができ、受信性能を大きく改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る受信装置の構成を示す図である。本実施の形態は、スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムに対応した受信装置に適用した例である。例えば、ＬＴＥ端末受信機であり、携帯端末等の無線通信装置に搭載されている。

図１において、受信装置１００は、高周波アンプ１０１、水晶発振器（ＴＣＸＯ）１０２、Ｌｏ（Local）発振回路１０３、直交ミキサ部１０４、Ｉ信号可変利得アンプ１０５、Ｑ信号可変利得アンプ１０６、Ｉ信号チャネル選択フィルタ１０７、Ｑ信号チャネル選択フィルタ１０８、Ｉ信号ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１０９、Ｑ信号ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１１０、周波数補正部１１１、マルチキャリア復調部１１２、復号部１１３、ＲＢ配置通知部１１４、及びＬｏ周波数シフト制御部１１５を備えて構成される。なお、上記マルチキャリア復調部１１２、復号部１１３及びＲＢ配置通知部１１４は、デジタルベースバンド（ＤＢＢ）を構成する。

高周波アンプ１０１は、可変利得の機能を有し、入力されたＲＦ信号を増幅する。

Ｌｏ発振回路１０３は、ＴＣＸＯ１０２の源発振を基に直交ミキサ１０４に必要な一対の直交したローカル信号（Ｌｏ信号）を出力する。Ｌｏ発振回路１０３は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を有し、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５からの周波数制御信号に応じてＰＬＬ設定を変え、発振周波数を変える。例えば、Ｌｏ発振回路１０３は、ＢＢ信号を△ｆだけシフトする場合、Ｌｏ周波数を−△ｆだけ変えるＰＬＬ設定にする。

直交ミキサ部１０４は、高周波アンプ１０１により増幅された受信信号を、所定周波数のＬｏ信号によって直交検波してＩＱ−ＢＢ信号に周波数変換する。

可変利得アンプ１０５，１０６は、可変利得機能を有し直交ミキサ部１０４から出力されるＩ信号及びＱ信号の振幅を予め設定された振幅に調整する。

チャネル選択フィルタ１０７，１０８は、帯域可変フィルタからなり可変利得アンプ１０５，１０６の出力信号であるＩ，Ｑ信号を帯域制限することにより自己チャネル信号を選択する。

ＡＤＣ１０９，１１０は、ＩＱ−ＢＢ信号をデジタル変換して周波数補正部１１１に出力する。なお、図示は省略するが、ＡＤＣ１０９，１１０出力は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）に入力され、ＲＳＳＩで得られた信号振幅に応じてＡＧＣ（Automatic Gain Control）が高周波アンプ１０１及び可変利得アンプ１０５，１０６の利得を制御する。

周波数補正部１１１は、デジタル信号化された複素ＢＢ信号に対して所定の周波数だけ周波数シフトを行う。

マルチキャリア復調部１１２は、周波数補正部１１１により周波数シフトされたＩ成分及びＱ成分からなるデジタルベースバンド信号をマルチキャリア復調（例えばＯＦＤＭ復調）して復調信号を生成し、生成した復調信号を復号部１１３に出力する。

復号部１１３は、マルチキャリア復調部１１２から入力した復調信号をデインタリーブ及び誤り訂正等の復号処理し、復号処理後の信号を外部に出力するとともに、制御ＣＨ情報（ＣＣＨ情報）をＲＢ配置通知部１１４に出力する。

ＲＢ配置通知部１１４は、復号したＣＣＨ情報に基づいてＲＢ配置情報を抽出し、抽出したＲＢ配置情報をＬｏ周波数シフト制御部１１５に通知する。

Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、通知されたＲＢ配置情報を解析し、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するようにＬｏ発振回路１０３及び周波数補正部１１１を制御する。例えば、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、帯域中央近傍が割り当てられた場合、及び／又は帯域端近傍が割り当てられた場合に周波数シフトを行う。具体的には、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、劣化の大きい特定のＲＢが含まれている場合、ＲＢ配置条件に応じてＬｏ周波数シフトのシフト量△ｆを決め、Ｌｏ発振回路１０３にＬｏ周波数制御信号を、また周波数補正部１１１に周波数補正制御信号を出力する。なお、Ｌｏ周波数シフトのシフト量△ｆは、ＲＢ配置条件に応じて決定する本実施の形態が好ましいが、一定シフト量△ｆであってもよい。

周波数補正部１１１は、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５からの周波数補正制御信号に応じてデジタル処理で周波数シフトを行う。周波数補正部１１１は、アナログ部でＢＢ信号を△ｆだけシフトした分は、−△ｆだけ周波数を逆シフトして元に戻す。具体的には、複素デジタルＢＢ信号にデジタル正弦波（−△ｆ）を複素乗算する。

以下、上述のように構成された受信装置１００の動作について説明する。

受信・復調の基本動作は、従来と同様であるため説明を省略し、本実施の形態の特徴的な動作について述べる。

本発明者は、ＡＣ結合による性能劣化が問題となるのはＤＣ両側のＲＢに限られること、またＥＶＭ劣化が顕著なサブキャリアは僅かな数に限られていることに着目し、ＤＣ両側のＲＢの何れか一方が割り当てられた場合、Ｌｏ周波数を数サブキャリア分シフトし、ＡＣ結合の影響を受けない周波数帯域でＢＢ回路を通過させる。シフトした分は、Ａ／Ｄ後にデジタルＢＢで逆シフトすることに想到した。

例えば、前記図７のサブキャリア番号に対するＥＶＭ[％]において、システム帯域２０ＭＨｚ（サブキャリア１２００本）、ＡＣ結合帯域２ｋＨｚの場合のＥＶＭを例に採ると、極端に劣化するのは中心（ＢＢ信号ではＤＣ）の両側５本ずつ程度である。このため、サブキャリア２本だけでもシフトすれば受信性能を大きく改善することが分かる。

本発明は、上述したＤＣ近傍のＲＢだけでなく、帯域端のＲＢが割り当てられた場合にも効果がある。帯域端のＲＢは、ＢＢ信号ではＢＢ−ＬＰＦのカットオフ近傍となるため、Ｉ／ＱのＢＢ−ＬＰＦの特性差（振幅／遅延）によるＩＱインバランス（不均一）によって大きな劣化を生じる。上記振幅／遅延のばらつきは、カットオフ近傍で急激に増加するため、内側の帯域に変換してＢＢ回路を通すことによって、ＩＱインバランスの影響を軽減できる。

例えば、前記図８のＩ／Ｑ−ＢＢＬＰＦのｆｃに差がある場合のサブキャリア番号に対するＥＶＭ[％]において、図７のＡＣ結合による劣化同様、限られた一部のサブキャリアでのみ劣化が発生する。この場合も数サブキャリア分周波数シフトして受信すれば受信性能を大きく改善することができる。

このように、本発明は、特定のＲＢが割り当てられた場合、ＲＢ位置に応じてＬｏ周波数をシフトし、アナログＢＢ部の性能劣化が大きい周波数帯域を使わずに受信することを特徴とする。Ｌｏ周波数シフト量はどのようなものでもよい。また、割り当てられたＲＢは、１ＲＢでなくてもよい。連続する２ＲＢでもよいし、離れた１０ＲＢでもよく、劣化の大きい特定のＲＢが含まれていればよい。

特定のＲＢとは、（１）システム帯域中央付近のＲＢ（ＢＢではＤＣ近傍）である。これにより、アナログＢＢ回路のＡＣ結合帯域を緩和することが可能になる。また、結合コンデンサの低容量化が可能になり、ＩＣ化に適した無線受信回路を提供することができる。（２）帯域両端近傍のＲＢである。これにより、Ｉ／Ｑインバランス（主にＢＢ−ＬＰＦの振幅／遅延のばらつき）の影響を緩和することが可能になる。

図２は、特定のＲＢが割り当てられた場合のＬｏ周波数シフトを説明する図である。図２（ａ）は、受信装置１００が受信するＲＦ信号を、図２（ｂ）は、そのＢＢ信号を、図２（ｃ）は、そのデジタルＢＢ信号のサブキャリアをそれぞれ模式的に示す。

図１の受信装置１００において、ＲＢ配置通知部１１４は、復号部１１３からの制御ＣＨ情報（ＣＣＨ情報）に基づいてＲＢ配置情報を抽出し、抽出したＲＢ配置情報をＬｏ周波数シフト制御部１１５に通知する。

Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、ＲＢ配置情報を解析し、Ｌｏ発振回路１０３にＬｏ周波数制御信号を、また周波数補正部１１１に周波数補正制御信号を出力して、Ｌｏ発振回路１０３と周波数補正部１１１の周波数シフトを制御する。Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するよう制御する。

例えば、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、ＤＣ近傍のＲＢが割り当てられたという通知を受けると、Ｌｏ発振回路１０３にＬｏ周波数制御信号を出力し、Ｌｏ発振回路１０３がＰＬＬの分周比等の設定変更によりサブフレーム境界で△ｆだけＬｏ周波数をシフトするように制御する。

この場合、後段のＢＢ部は△ｆだけシフトされた信号として通過するためＡＣ結合の影響を受けない。

同時に、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、周波数補正部１１１に周波数補正制御信号を出力して周波数補正部１１１の周波数シフトを制御する。周波数補正部１１１は、ＡＤＣ１０９，１１０によるＡ／Ｄ変換後、デジタルＩＱ−ＢＢ信号を、−△ｆだけシフトしてマルチキャリア復調部１１２に出力する。

マルチキャリア復調部１１２は、周波数補正部１１１により周波数シフトされたＩ成分及びＱ成分からなるデジタルベースバンド信号を復調処理する。

復調処理では、ＣＨ推定は、△ｆシフトして受信した区間のパイロットだけを用いる。ＣＨ推定の時間方向補間は、当該サブフレーム（もしくはスロット）で閉じた処理とする。前後のサブフレームパイロットを用いた時間方向補間を行っている場合は切り替える。

周波数方向補間において、劣化の大きいサブキャリアのパイロットの推定値は用いない。あるいは、補間に影響するパイロットが劣化帯域から外れるまでシフトする。

図２（ａ）ハッチングは、中央サブキャリアを中心に、ＲＦ信号を通常受信すると劣化の大きくなる複数のサブキャリアである。図２（ａ）破線に示す中央サブキャリはNullサブキャリアとなっており、中央の正側に今回割り当てられたＲＢがある。

図２（ｂ）に示すように、ＢＢ信号は、上記構成及び動作によりＲＢ位置に応じて、△ｆシフトだけ正側にＬｏ周波数シフトさせる。これにより、アナログＢＢ回路の劣化が大きい周波数帯域を使わずに復調する。

そして、図２（ｃ）に示すように、デジタルＢＢ信号は、アナログ部でシフトした分はＡ／Ｄ後に−△ｆだけ逆シフトし元に戻された信号となる。

以上が、図２（ａ）乃至図２（ｃ）までの、ＲＢ位置に応じたＬｏ周波数シフトの例である。

本処理によって隣接ＲＢは劣化し（特に、図２（ｂ）（ｃ）の塗りつぶしたサブキャリアの劣化）、制御ＣＨの劣化が起こることになるが、このＲＦ位置の制御ＣＨは元々耐性の強いコーディングとなっているため大きな問題とはならない。

制御ＣＨがシステム全帯域に配置されている場合、△ｆのシフト分ＢＢ−ＬＰＦで端が減衰するものの、△ｆは僅かであり影響は小さい。

Ｌｏ周波数シフトは任意である。但し、Ｌｏ周波数シフトを余り極端に施すと、信号がＬＰＦで削られてしまうので、割当ＲＢが劣化の大きい帯域にかからなくなる最小の周波数をシフトすることが好ましい。一般にはそれ程急峻な遮断周波数特性を持つＬＰＦを使用しないので、数本のサブキャリア（サブキャリア間隔そのものも１５ｋＨｚと狭い）に対応するＬｏ周波数シフトをしてもＬＰＦで削られてしまうことはない。

図３は、周波数シフト量△ｆの決め方を説明する図であり、図３（ａ）は、割り当てＲＢにＤＣ横正側が含まれる場合を、図３（ｂ）は、割り当てＲＢにＤＣ横負側が含まれる場合を、図３（ｃ）は、割り当てＲＢにＤＣ両側が含まれる場合をそれぞれ示す。図中、矩形はＲＢを示し、ハッチング矩形は割り当てられたＲＢを示している。

図３（ａ）に示すように、割り当てＲＢにＤＣ横正側が含まれる場合、△ｆｏは、劣化が許容できるサブキャリアまでの周波数である。この劣化が許容できるサブキャリアまでの周波数は、ＢＢ回路のＡＣ結合帯域に応じてあらかじめ決めておく。

図３（ｂ）に示すように、割り当てＲＢにＤＣ横負側が含まれる場合、周波数シフト△ｆは、図３（ａ）とは逆方向となり、-△ｆｏとなる。

ここで、１ＲＢがＤＣを跨いで配置される場合は、割当ＲＢがＤＣにかからなくなる最小の周波数+△ｆｏとすればよい。１ＲＢの中央がＤＣとなっている場合は、△ｆｏ＋１ＲＢ帯域／２とすればよい。

図３（ｃ）は、割り当てＲＢにＤＣ両側が含まれる場合、このような帯域端が割り当てられた場合も同様の考えでシフト量を決める。例えば、△ｆｏ＋１ＲＢ帯域とする。

以上のように、本実施の形態の受信装置１００は、スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムに適用され、ＲＢ配置通知部１１４は、復号部１１３により復号されたＣＣＨ情報に基づいて、ＲＢ配置情報を抽出して通知する。Ｌｏ周波数シフト制御部１１５は、通知されたＲＢ配置情報を解析し、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するようにＬｏ発振回路１０３及び周波数補正部１１１を制御する。Ｌｏ発振回路１０３は、Ｌｏ周波数シフト制御部１１５からの周波数制御信号に応じて発振周波数を変え、Ｌｏ周波数を△ｆだけシフトする。周波数補正部１１１は、アナログ部でＢＢ信号をシフトした△ｆに相当する−△ｆだけ周波数を逆シフトして元に戻す。これにより、ＬＴＥ端末受信部において、アナログＢＢ回路の性能に起因して起こる、１ＲＢ受信での性能劣化を改善することができる。すなわち、特定の１ＲＢが割り当てられた場合は、Ｌｏ周波数をシフトし、アナログＢＢ回路の劣化が大きい周波数帯域を使わずに復調を行うことで、アナログＢＢ回路の仕様を緩和し、ＩＣ化に適した無線受信回路を提供することができる。

具体的には、（１）ＡＣ結合の低周波帯域緩和による結合Ｃの容量低減と、（２）ＢＢ−ＬＰＦのＩＱ間偏差の緩和が可能になる。上記（１）のアナログＢＢ回路のＡＣ結合帯域を緩和によって、結合コンデンサの低容量化が可能になり、ＩＣ化に適した無線受信回路を提供することができる。また、上記（２）ＢＢ−ＬＰＦのＩＱ間偏差の緩和によって、帯域端の１ＲＢ受信の性能を改善することができる。

このように、特定のＲＢが割り当てられた場合、Ｌｏ周波数をシフトし、アナログＢＢ部の性能劣化が大きい周波数帯域を使わずに受信することができ、受信性能を大きく改善することができる。

また、マルチキャリア復調部１１２及び復号部１１３から構成されるＤＢＢは、復号部１１３がＲＢ配置情報を通知する以外は基本的に構成の変更は不要である。但し、ＣＨ推定値の補間方法によってはモード切替が必要になる場合がある。また、Ｌｏ発振回路１０３についても基本的に構成の変更は不要である。したがって、実施が容易である効果がある。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

なお、上記実施の形態では、ＯＦＤＭ方式の場合について述べたが、スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムに対応した受信装置であればどのような受信装置にも適用することができる。例えば、３ＧＰＰ ＲＡＮ ＬＴＥは勿論、４Ｇのような広帯域かつ送信信号の帯域幅（ＲＢ数）が可変のシステムに適用される。

また、本実施の形態では、１ＲＢ受信性能改善を例に採り説明したが、特定のＲＢが割り当てられた場合であればよく、割り当てられたＲＢは、１ＲＢでなくてもよい。連続する２ＲＢでもよいし、離れた１０ＲＢでもよい。劣化の大きい特定のＲＢが含まれていればよい。

また、Ｌｏ周波数シフトは任意である。但し、Ｌｏ周波数シフトを余り極端に施すと、信号がＬＰＦで削られてしまうので、割当ＲＢが劣化の大きい帯域にかからなくなる最小の周波数をシフトすることが好ましい。

また、周波数帯域も本実施の形態で述べた帯域に限定されるものではなく、各変調方式で適宜適当な周波数帯域を使用することにより、同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では、受信装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上のものであり、マルチキャリア受信装置及び無線通信装置、ＲＢ受信方法などであってもよい。

さらに、上記受信装置を構成する各回路部、例えばＬｏ発振回路１０３，ＡＤＣ１０９，１１０の種類そのビット数及び接続方法など、さらにはＦＢ系のＬｏ周波数シフト制御部１１５の制御方法などは前述した実施の形態に限られない。

本発明に係る受信装置及び受信方法は、スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムなどの広帯域の無線機器おいて受信性能を改善できる効果を有し、３Ｇ−ＬＴＥ端末の受信装置を搭載する携帯電話機等の携帯端末装置に有用である。

本発明の実施の形態に係る受信装置の構成を示す図 本実施の形態に係る受信装置の特定のＲＢが割り当てられた場合のＬｏ周波数シフトを説明する図 本実施の形態に係る受信装置の周波数シフト量△ｆの決め方を説明する図 ＯＦＤＭ方式のＲＢの配置例を示す図 １ＲＢの各配置位置におけるＨＰＦ−ｆｃとＥＶＭの関係を示す特性図 ＨＰＦ−ｆｃ変化を表すＣＮＲと正規化Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔとの関係を示す特性図 サブキャリア番号に対するＥＶＭを示す特性図 Ｉ／Ｑ−ＢＢＬＰＦのｆｃに差がある場合のサブキャリア番号に対するＥＶＭを示す特性図

符号の説明

１００ 受信装置
１０１ 高周波アンプ
１０２ 水晶発振器（ＴＣＸＯ）
１０３ Ｌｏ発振回路
１０４ 直交ミキサ部
１０５ Ｉ信号可変利得アンプ
１０６ Ｑ信号可変利得アンプ
１０７ Ｉ信号チャネル選択フィルタ
１０８ Ｑ信号チャネル選択フィルタ
１０９ Ｉ信号ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１１０ Ｑ信号ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）
１１１ 周波数補正部
１１２ マルチキャリア復調部
１１３ 復号部
１１４ ＲＢ配置通知部
１１５ Ｌｏ周波数シフト制御部

Claims (6)

1. 所定周波数のＬｏ信号を発振するＬｏ発振手段と、
   前記Ｌｏ信号により受信信号をＩＱベースバンド信号に周波数変換するミキサ手段と、
   デジタル化された前記ＩＱベースバンド信号に対して所定の周波数だけ周波数シフトを行う周波数補正手段と、
   前記周波数補正手段により周波数シフトされたデジタルベースバンド信号を復調する復調手段と、
   復調信号を復号する復号手段と、
   前記復号手段により復号された制御情報に基づいて、予めスケジューリングされた帯域割当情報を抽出する帯域割当情報抽出手段と、
   抽出された前記帯域割当情報を解析し、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するように前記Ｌｏ発振手段及び前記周波数補正手段を制御するＬｏ周波数シフト制御手段と、
   を備える受信装置。
2. 前記Ｌｏ周波数シフト制御手段は、システム帯域中央近傍が割り当てられた場合、及び／又は、システム帯域端近傍が割り当てられた場合に周波数シフトを行う請求項１記載の受信装置。
3. 前記Ｌｏ周波数シフト制御手段は、アナログベースバンドのＡＣ結合帯域が割り当てられた場合、及び／又は、アナログベースバンドフィルタのＩ／Ｑ不均衡によるＥＶＭ（Error Vector Magnitude）劣化帯域が割り当てられた場合に周波数シフトを行う請求項１記載の受信装置。
4. 前記Ｌｏ周波数シフト制御手段は、劣化の大きい特定のＲＢ（Resource Block）が含まれている場合にＲＢ配置条件に応じてＬｏ周波数シフトのシフト量を決定する請求項１記載の受信装置。
5. 前記Ｌｏ周波数シフト制御手段は、前記Ｌｏ発振手段に対してＬｏ周波数をシフトさせるとともに、前記周波数補正手段に対して前記Ｌｏ周波数シフトの逆シフトを行う請求項１記載の受信装置。
6. スケジューリングによって一部の周波数帯域を割り当てる通信システムの受信方法であって、
   所定周波数のＬｏ信号を発振するステップと、
   前記Ｌｏ信号により受信信号をＩＱベースバンド信号に周波数変換するステップと、
   デジタル化された前記ＩＱベースバンド信号に対して所定の周波数だけ周波数シフトを行うステップと、
   前記周波数シフトされたデジタルベースバンド信号を復調するステップと、
   復調信号を復号するステップと、
   前記復号された制御情報に基づいて、予めスケジューリングされた帯域割当情報を抽出するステップと、
   抽出された前記帯域割当情報を解析し、特定の周波数帯域が割り当てられた場合に、Ｌｏ周波数をシフトして受信するように制御するステップと
   を有する受信方法。
   

Images