JP2010177954A

JP2010177954A - 受信回路

Info

Publication number: JP2010177954A
Application number: JP2009017256A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshida; 弘吉田; Kazumi Sato; 一美佐藤; Takehiko Toyoda; 毅彦豊田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-08-12
Also published as: US8311158B2; US20100189205A1

Abstract

【課題】アナログフィルタとデジタルフィルタとを組み合わせて用いる場合においても、消費電力の増大を抑制することができる、受信回路を提供する。
【解決手段】アナログの受信信号から妨害波やノイズを除去するＬＰＦ７と、ＬＰＦ７から出力された信号をデジタル化するＡＤＣ９と、ＡＤＣ９から出力された信号から更に妨害波やノイズを除去し、ＬＰＦ７による帯域内特性の乱れを補正するＦＩＲフィルタ１０と、ＡＤＣ９から出力された信号を所定時間遅延させる遅延回路１２と、ＡＤＣ９から出力された信号の入力先を制御する制御回路１２と、を具備した受信回路において、制御回路１２は所定の条件に従って、ＡＤＣ９から出力された信号の入力先を、ＦＩＲフィルタ１０、または遅延回路１２のいずれか一方に切り替えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信回路に関し、特に、アナログフィルタの復調特性をデジタルフィルタを用いて補正する受信回路に関する。

近年、ワイヤレスＣＤＭＡなどの移動通信端末装置では、ＨＳＤＰＡなどの高速データ転送機能の拡充に伴い、無線機の受信部における変調精度（ＥｒｒｏｒＶｅｃｔｏｒＭａｇｎｉｔｕｄｅ、以下、ＥＶＭと示す）を数パーセント以下に抑える必要が生じてきた。

ＥＶＭを抑制するために、アナログフィルタとデジタルフィルタとを組み合わせた無線機の受信回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された回路では、アナログフィルタによって所望の受信信号に重畳して取り込まれる妨害波の大部分、あるいはキャリア遠方の妨害波を取り除き、残りの妨害波成分をデジタルフィルタで除去する。従って、アナログフィルタとデジタルフィルタとを組み合わせて用いることで、効率的に妨害波を除去することができ、所望の受信信号を取り出すことが可能になる。

アナログフィルタとデジタルフィルタとを組み合わせて用いる場合、例えばゲインリプルや群遅延偏差による位相回転など、アナログフィルタによる帯域内特性の乱れを補正する機能をデジタルフィルタに持たせる場合が多い。なお、アナログフィルタとデジタルフィルタとの特性配分は、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジや、無線機に必要とされるＥＶＭ、妨害波入力仕様など、さまざまな条件を考慮して、フィルタの機能特性設計時に設定される。

しかしながら、妨害波の除去だけでなくアナログフィルタの特性を補正する機能をも担うデジタルフィルタは、有限インパルス応答フィルタ（以下、ＦＩＲフィルタと示す）で構成されるため、タップ長（タップ係数の長さ）やタップ幅（タップ係数の精度）が通常のデジタルフィルタ（ルートナイキストフィルタ）よりも長くなってしまう。ＦＩＲフィルタは、タップ長やタップ幅が長くなるほどハードウェア規模が増大し、また、消費電力が増大してしまうため、移動通信端末装置の低消費電力化を阻害してしまうという問題があった。

特開２０００−２６９７８５号公報（図１）

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、アナログフィルタとデジタルフィルタとを組み合わせて用いる場合においても、消費電力の増大を抑制することができる受信回路を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る受信回路は、アナログの受信信号から妨害波やノイズを除去するアナログフィルタと、前記アナログフィルタから出力された信号をデジタル化するアナログデジタルコンバータと、前記アナログデジタルコンバータから出力された信号から更に前記妨害波や前記ノイズを除去し、前記アナログフィルタによる帯域内特性の乱れを補正するデジタルフィルタと、前記アナログデジタルコンバータから出力された信号を所定時間遅延させる遅延回路と、前記アナログデジタルコンバータから出力された信号の入力先を制御する制御回路と、を具備した受信回路において、前記制御回路は、所定の条件に従って、前記アナログデジタルコンバータから出力された信号の入力先を、前記デジタルフィルタ、または前記遅延回路のいずれか一方に切り替えることを特徴とする。

アナログフィルタとデジタルフィルタとを組み合わせて用いる場合においても、消費電力の増大を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係わる受信回路の構成の一例を説明する概略ブロック図。ＦＩＲフィルタ１０と、遅延回路１２との回路構成の一例を説明する回路図スイッチ制御部１３におけるスイッチ１１ａ，１１ｂの切り替えを判断するフローチャート。本発明の第１の実施の形態に係わる受信回路の変形例を説明する図。本発明の第２の実施の形態に係わる受信回路の構成を説明する概略ブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わる受信回路の構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる受信回路の構成の一例を説明する概略ブロック図である。なお、図１には、本実施の第１の形態に係わる受信回路を含む、移動通信端末装置（主に受信部）を示している。

図１に示すように、本発明の第１の形態に係わる受信回路を備えた移動通信端末装置は、他の移動通信端末装置から送られる信号をアンテナ１で受信する。受信した信号は、スイッチとヂュープレクサとから成る送受信切り替え部２を介し、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）３に出力される。送受信切り替え部２には、ＬＮＡ３のほかに、図示しない送信部が接続されており、アンテナ１と送信部、またはＬＮＡ３を含む受信部のいずれを接続するが選択される。すなわち、移動通信端末装置から他の装置に対して信号を送信する場合には、アンテナ１と図示しない送信部とを接続し、送信部から入力される信号をアンテナ１に出力する。

ＬＮＡ３では、送受信切り替え部２から入力された受信信号を低雑音で増幅し、処理後の受信信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４に出力される。ＢＰＦ４に入力された受信信号は、所望のRF帯域が抽出されて、直交復調器（ＱＤＥＭ）５に出力される。

ＱＤＥＭ５にはシンセサイザ（発振器）６が接続されており、ＢＰＦ４から入力された受信信号を、ベースバンド信号に変換する。ベースバンド信号に変換された受信信号は、アナログフィルタであるローパスフィルタ（ＬＰＦ）７に出力されて、主に雑音や妨害波である高周波数帯域がカットされる。ＬＰＦ７から出力された受信信号は、バリアブルゲインアンプ（ＶＧＡ）８に入力され、所望の値にゲインが調整される。ゲイン調整後の受信信号は、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）９に出力されてデジタル化された後、スイッチ１１ａに出力される。

スイッチ１１ａには、デジタルフィルタであるＦＩＲフィルタ１０と、遅延回路１２とが接続されている。スイッチ１１ａは、例えば１入力２出力のデマルチプレクサとして構成されており、ＡＤＣ９から入力された受信信号は、スイッチ１１ａを介してＦＩＲフィルタ１０と遅延回路１２とのいずれか一方に出力される。スイッチ１１ａの切り替えは、スイッチ制御部１３から入力される切り替え制御信号に従って行われる。スイッチ制御部１３によるスイッチ１１ａの切り替え制御については、後に詳述する。

ＦＩＲフィルタ１０の回路構成の一例を図２に示す。図２は、ＦＩＲフィルタ１０と、遅延回路１２との回路構成の一例を説明する回路図である。図２に示すように、ＦＩＲフィルタ１０は、４つのフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）２１ａ〜２１ｄと、５つの乗算器２２ａ〜２２ｅと、加算器２３とから構成される。Ｆ／Ｆ２１ａ〜２１ｄでは、それぞれ１サンプル分だけ信号が遅延される。

４つのＦ／Ｆ２１ａ〜２１ｄは直列に接続されており、Ｆ／Ｆ２１ａの入力端子と、Ｆ／Ｆ２１ａ〜２１ｄの出力端子（４箇所）のそれぞれに、５つの乗算器２２ａ〜２２ｅがそれぞれ接続されている。また、乗算器２２ａ〜２２ｅの出力端子は加算器２３に接続されており、加算器２３の出力端子はスイッチ１１ｂに接続されている。

従って、Ｆ／Ｆ２１ａの入力端子の信号に乗算器２２ａによって所定の値を乗じた値と、Ｆ／Ｆ２１ａの出力端子の信号（＝１サンプル遅延された信号）に乗算器２２ｂによって所定の値を乗じた値と、Ｆ／Ｆ２１ｂの出力端子の信号（＝２サンプル遅延された信号）に乗算器２２ｃによって所定の値を乗じた値と、Ｆ／Ｆ２１ｃの出力端子の信号（＝３サンプル遅延された信号）に乗算器２２ｄによって所定の値を乗じた値と、Ｆ／Ｆ２１ｄの出力端子の信号（＝４サンプル遅延された信号）に乗算器２２ｅによって所定の値を乗じた値とが、加算器２３に入力されて加算され、スイッチ１１ｂに出力される。

すなわち、ＦＩＲフィルタ１０を通ることにより、スイッチ１１ａから入力されたデジタルの受信信号から、ＬＰＦ７で除去しきれなかった妨害波やノイズが除去されたり、ＬＰＦ７での群遅延偏差やリプル特性が補正されたりする。

遅延回路１２は、図２に示すように、直列に接続された複数のＦ／Ｆ２１ｅ，２１ｆから構成されている。遅延回路１２を構成するＦ／Ｆの数は、ＦＩＲフィルタ１０での信号の遅延時間によって決められる。すなわち、スイッチ１１ａからＦＩＲフィルタ１０を介してスイッチ１１ｂに入力される受信信号の遅延時間と、スイッチ１１ａから遅延回路１２を介してスイッチ１１ｂに入力される受信信号の遅延時間とが等しくなるように、Ｆ／Ｆの数が決められる。（言い換えれば、ＦＩＲフィルタ１０のタップ係数の最大値を基準にして、遅延回路１２のＦ／Ｆの数が決められる。）
従って、遅延回路１２では、入力されたデジタルの受信信号の遅延時間が調整されるのみであり、ＦＩＲフィルタ１０のように妨害波の除去や各種特性の補正などは行われない。従って、ＦＩＲフィルタ１０よりも回路規模が小さく、消費電力も小さい。

ＦＩＲフィルタ１０と遅延回路１２とは共にスイッチ１１ｂに接続されている。スイッチ１１ｂは、例えば２入力１出力のマルチプレクサとして構成されており、ＦＩＲフィルタ１０または遅延回路１２から入力された受信信号を、デジタル変復調回路１５に出力する。スイッチ１１ｂの切り替えは、スイッチ制御部１３から入力される切り替え制御信号に従って行われる。なお、スイッチ１１ａの切り替えとスイッチ１１ｂの切り替えは、連動して行われる。すなわち、スイッチ１１ａがＦＩＲフィルタ１０に受信信号を出力するように切り替えられると、これと同時に、ＦＩＲフィルタ１０から入力された受信信号がデジタル変復調回路１５の受信信号強度検出回路（ＲＳＳＩ）１６に出力されるように、スイッチ１１ｂが切り替えられる。

ＲＳＳＩ１６に入力された受信信号は、強度が検出された後、ＣＰＵ１７を介してＩ／Ｆ１８に出力される。なお、ＲＳＳＩ１６で検出された受信信号の強度は、ＬＮＡ３、ＶＧＡ８、及びスイッチ制御部１３に出力される。ＬＮＡ３とＶＧＡ８では、ＲＳＳＩ１６から入力された受信信号の強度に従って、ゲインが制御される。また、スイッチ制御部１３では、ＲＳＳＩ１６から入力された受信信号の強度と、閾値設定部１４から入力される所定の閾値Ｔｈに従って、スイッチ１１ａ，１１ｂに対して切り替え制御信号が出力される。

次に、スイッチ制御部１３におけるスイッチ１１ａ，１１ｂの切り替え制御について、図３を用いて説明する。図３は、スイッチ制御部１３におけるスイッチ１１ａ，１１ｂの切り替えを判断するフローチャートである。

図３に示すように、まず、ステップＳ１において、ＲＳＳＩ１６から入力された受信信号の強度から電界強度Ｅｒを算出する。次に、ステップＳ２に進み、ステップＳ１で算出した電界強度Ｅｒと、閾値設定部１４から入力される所定の閾値Ｔｈとを比較する。なお、閾値Ｔｈは、予め設定された所定の値であり、例えばハードウェア組み立て時や、工場出荷時に設定される。

ステップＳ２において、受信信号の電界強度Ｅｒが閾値Ｔｈ以上の場合、ステップＳ３に進み、スイッチ１１ａ，１１ｂをＦＩＲフィルタ１０側に切り替える。すなわち、受信信号の強度が強い場合、ＦＩＲフィルタ１０を用いることにより、妨害波やノイズを除去し、ＥＶＭを抑制する。

一方、ステップＳ２において、受信信号の電界強度Ｅｒが閾値Ｔｈより小さい場合、ステップＳ４に進み、スイッチ１１ａ，１１ｂを遅延回路１２側に切り替える。すなわち、受信信号の強度が弱い場合、ＦＩＲフィルタ１０を用いずに消費電力を抑制する。

無線機においてＥＶＭを抑制する必要があるのは、高速データ転送機能を活用するためであるが、高速データ転送ができるか否かは電波環境に依存する。すなわち、電界強度が弱い地域では、受信機のＥＶＭを改善（抑制）しても、ランダムな雑音（ホワイトノイズ）である熱雑音による特性劣化の影響によって、高速データ転送ができなくなってしまう。また、他の基地局の信号など、妨害波の強い地域でも同様に、妨害波による特性劣化の影響によって、高速データ転送ができなくなってしまう。

したがって、受信信号の電界強度が弱い場合、ＥＶＭを抑制しても無線機の機能を活かすことができず、いたずらに消費電力が増大してしまうため、上述のように、ＥＶＭ抑制のために用いるＦＩＲフィルタ１０を使用せずに遅延回路１２を用いることで、無線機の機能を損ねることなく消費電力を抑制することができる。

このように、本発明の第１の実施の形態の受信回路では、受信信号の強度によってＦＩＲフィルタ１０を使用するか否かをスイッチ制御部１３によって判断し、強度が強いときはＦＩＲフィルタ１０を使用することでＥＶＭ特性を確保することができる。一方、強度が弱いときはＦＩＲ１０フィルタを用いないことで消費電力を抑制することができる。

なお、ＦＩＲフィルタ１０を使用する場合と、ＦＩＲフィルタ１０を使用せずに遅延回路１２を使用する場合とで、受信信号の利得が変わってしまうことを防ぐために、図４に示すように、遅延回路１２とスイッチ１１ｂとの間に、例えば乗算器からなる利得調整回路１２ａを挿入してもよい。図４は、本発明の第１の実施の形態に係わる受信回路の変形例を説明する図である。利得調整回路１２ａを挿入することによって、消費電力を抑制しつつ、ＦＩＲフィルタ１０を使用しない場合の受信信号の利得を、ＦＩＲフィルタ１０を使用する場合の受信信号の利得にあわせるよう調整することができる。

（第２の実施の形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係わる受信回路の構成を説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係わる受信回路の構成を説明する概略ブロック図である。なお、同図において、第１の実施の形態の受信回路と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１に示す第１の実施の形態の受信回路では、スイッチ１１ａとスイッチ１１ｂとの間に、ＦＩＲフィルタ１０を通る経路と遅延回路１２を通る経路とを設けている。一方、図５に示す本実施の形態の受信回路では、タップ長の長いＦＩＲフィルタ３０を通る経路と、遅延回路１２とＦＩＲフィルタ３０よりもタップ長の短いＦＩＲフィルタ３１とを通る経路とを設けている点が異なる。タップ長の長いＦＩＲフィルタ３０は、主に低周波数領域の特性を補正するために用い、タップ長の短いＦＩＲフィルタ３１は、主に高周波数領域の特性を補正するために用いる。

スイッチ１１ａ，１１ｂの切り替え制御については、第１の実施の形態と同様である。すなわち、電界強度が強い場合や妨害波が弱い場合は、ＥＶＭを抑制する必要があるので、タップ長の長いＦＩＲフィルタ３０を受信信号が通るようにし、逆に、電界強度が弱い場合や妨害波が強い場合は、ＥＶＭを抑制するよりも消費電力を抑制したほうがよいため、タップ長の短いＦＩＲフィルタ３１を受信信号が通るようにする。

タップ長の長いＦＩＲフィルタ３０は、消費電力は増大するものの、低周波領域から高周波領域まで幅広く特性を補正するため、ＥＶＭを抑制することができる。一方、タップ長の短いＦＩＲフィルタ３１は、妨害波やノイズによる特性劣化が現れやすい高周波領域に限定して特性を補正するため、消費電力の増大を極力おさえつつ、効果的に特性の補正を行うことができる。

ＦＩＲフィルタ３０とＦＩＲフィルタ３１とはタップ長が異なるため、遅延時間が異なる。（ＦＩＲフィルタ３０を通過するほうが、遅延時間が長くなってしまう。）そこで、第１の実施の形態と同様に、遅延時間が短い経路であるＦＩＲフィルタ３１が配置された経路には、遅延回路１２を挿入している。なお、遅延回路１２の構成は、スイッチ１１ａからＦＩＲフィルタ３０を介してスイッチ１１ｂに入力される受信信号の遅延時間と、スイッチ１１ａから遅延回路１２とＦＩＲフィルタ３１とを介してスイッチ１１ｂに入力される受信信号の遅延時間とが等しくなるように設定される。

このように、電界強度の強弱や妨害波の有無に応じて、タップ長を異ならせることで特性を異ならせた２種類のＦＩＲフィルタ３０，３１を使い分けることにより、消費電力の増大を抑制しつつ、ＥＶＭの抑制を効果的に行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

例えば、上述した実施の形態においては、ＦＩＲフィルタ１０の使用有無を、ＲＳＳＩ１６で検出される受信信号強度と閾値設定部１４から入力される所定の閾値Ｔｈとの比較により判断したが、例えば送信信号の電力の大きさに基づき判断してもよい。すなわち、スイッチ制御部１３において送信電力を求め、予め設定された閾値よりも大きいときは、基地局が遠いために受信信号の強度も低くなることが予測されるので、ＦＩＲフィルタ１０を使用しないようスイッチ１１ａ，１１ｂを切り替える。一方、送信電力が予め設定された閾値よりも小さいときは、基地局が近く受信信号の強度が高くなることが予測されるので、ＦＩＲフィルタ１０を使用するようスイッチ１１ａ，１１ｂを切り替える。

または、移動通信端末装置が通信中か否かにより、ＦＩＲフィルタ１０の使用有無を判断するようにしてもよい。すなわち、他の移動通信端末装置との間で信号の送受信を行っている間はＦＩＲフィルタ１０を使用し、信号の送受信を行っていない間（信号の待ち受け中）はＦＩＲフィルタ１０を使用しないよう、スイッチ１１ａ，１１ｂを切り替える。

更には、ＦＩＲフィルタ１０の入力信号のレベルと出力信号のレベルとを比較することで、妨害波の有無を検出し、ＦＩＲフィルタ１０の使用有無を切り替えてもよい。例えば、入出力信号のレベルがほぼ等しいレベルであれば、妨害波がない環境下にあると推測されるため、ＥＶＭを抑制する必要があると判断してＦＩＲフィルタ１０を使用する。一方、入力信号のレベルが出力信号のレベルよりも大きいのであれば、妨害波がある環境下にあると推測されるため、ＥＶＭを抑制しても高速データ通信機能が機能しないと判断して、ＦＩＲフィルタ１０を使用しないよう、スイッチ１１ａ，１１ｂを切り替える。なお、ＡＤＣ９の入力信号と出力信号のレベルは基本的に変化しないため、ＦＩＲフィルタ１０の入力信号レベルの代わりに、ＡＤＣ９の入力信号のレベルを用いて妨害波の有無を判断してもよい。

もしくは、これらの２つ以上の判断基準を複合して用いてもよい。

１…アンテナ、２…送受信切り替え部、３…ローノイズアンプ、４…バンドパスフィルタ、５…直交復調器、６…シンセサイザ、７…ローパスフィルタ、８…バリアブルゲインアンプ、９…アナログデジタルコンバータ、１０…ＦＩＲフィルタ、１１ａ，１１ｂ…スイッチ、１２…遅延回路、１３…制御部、１４…閾値設定部、１５…デジタル変復調回路、１６…受信信号強度検出回路、１７…ＣＰＵ、１８…Ｉ／Ｆ、

Claims

アナログの受信信号から妨害波やノイズを除去するアナログフィルタと、
前記アナログフィルタから出力された信号をデジタル化するアナログデジタルコンバータと、
前記アナログデジタルコンバータから出力された信号から更に前記妨害波や前記ノイズを除去し、前記アナログフィルタによる帯域内特性の乱れを補正するデジタルフィルタと、
前記アナログデジタルコンバータから出力された信号を所定時間遅延させる遅延回路と、
前記アナログデジタルコンバータから出力された信号の入力先を制御する制御回路と、
を具備した受信回路において、
前記制御回路は、所定の条件に従って、前記アナログデジタルコンバータから出力された信号の入力先を、前記デジタルフィルタ、または前記遅延回路のいずれか一方に切り替えることを特徴とする、受信回路。
前記遅延回路に、前記デジタルフィルタよりもタップ長の短い第２のデジタルフィルタが直列に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の受信回路。
前記遅延回路に、利得調整回路が直列に接続されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の受信回路。
前記制御回路は、前記受信信号の強度レベルにより、もしくは通信状態により、前記アナログデジタルコンバータから出力された信号の入力先を切り替えることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された受信回路。
前記制御回路は、前記受信信号の重畳された妨害波の有無により、前記アナログデジタルコンバータから出力された信号の入力先を切り替えることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された受信回路。