JP3700933B2 - 受信機および通信端末 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信方式に適宜対応するマルチモードの受信機および通信端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゼロＩＦ（Zero IF）受信機（以下、ＺＩＦ受信機という）や、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ローＩＦ（Low IF）受信機（以下、ＬＩＦ受信機という）の開発が盛んに行われている。ＺＩＦ受信機やＬＩＦ受信機においては、ＳＡＷフィルタやセラミックフィルタ等のディスクリート素子で構成されていたチャネル選択フィルタをＩＣチップ上に構成することによって、内蔵の容易さ、端末の小型化およびローコスト化を実現することができる。
【０００３】
また、近年、ＰＤＣとＰＨＳ、ＩＳ９５とＡＭＰＳ等の異なる通信方式を同一の端末で送受信可能なマルチモード受信機が求められている。以下、従来のマルチモードタイプの受信機について説明する。一般に、ＧＳＭやＰＤＣ、ＰＨＳ等のＴＤＭＡ方式の無線システムにおいて、受信機は消費電流を低減するために間欠動作する。一方、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＩＳ９５等のＣＤＭＡ方式やＡＭＰＳ等のアナログ方式の無線システムでは、通信中は連続受信動作する。
【０００４】
まず、従来のＺＩＦ受信機について、図２３を参照して説明する。アンテナ１０１で受信した無線信号は、高周波フィルタ１０２で受信周波数帯域以外の信号を減衰させ、高周波アンプ１０３で増幅される。次に、直交ミキサ１０４で、受信周波数とほぼ同じ周波数の一対の直交した局部発振信号を出力する局部発振部１０５の出力信号と高周波アンプ１０３で増幅された信号とをミキシングすることにより、直交関係にあるベースバンドのＩ信号，Ｑ信号が生成される。次に、Ｉ，Ｑ信号のチャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂで帯域を制限することにより不要波を除去した後、可変利得アンプ１０８ａ、１０７ｂで所望のレベルにまで増幅し、復号化部１１０で復号する。
【０００５】
このＺＩＦ受信機では、ベースバンドのオフセット電圧により受信感度が劣化する。オフセット電圧は、回路構成素子の不整合性や局部発振部１０５の出力と直交ミキサ１０４の高周波信号入力に漏洩した局部発振信号とが直交ミキサ１０４で自己混合した結果生じる。図２３に示したＺＩＦ受信機では、各回路ブロック間に第１の容量結合１０６や第２の結合容量１０９等によるＨＰＦ（High Pass Filter）を設けることによって、ベースバンドに生じるオフセット電圧除去していた。
【０００６】
ＴＤＭＡ方式では該当スロットのみを受信する間欠受信動作を行うため、受信機を高速に起動させて受信動作に移行しなければならないが、オフセット電圧の除去に容量結合を用いた場合、図２４に示すように、ＨＰＦのカットオフ周波数は起動時に直流バイアス電圧変動１２１が生じるため、受信機安定までのバイアス電圧安定時間１２２の時定数が起動時間を著しく長してしまう。また、ＨＰＦによってＩ，Ｑ信号の低域成分が減衰したり群遅延時間が変動することによって、受信特性が劣化する恐れがある。
【０００７】
オフセット電圧を除去するための手段は、特開平７−１１１４７１号公報にも記載されている。当該公報に記載されているオフセット電圧除去回路の概略を図２５に示す。なお、受信機の基本的な構成は図２３と同様であるため説明を省略する。図２５において、復号化部１１０に含まれているＡＤＣ（ＡＤコンバータ）１１０ａ，１１０ｂとオフセット電圧検出部１１０ｃとによりＩ，Ｑ成分のオフセット電圧を検出し、加算器１１１ａ，１１１ｂ，１１０ｄ，１１０ｅに負帰還をかけることによってオフセット電圧を除去している。この構成では特別にオフセット電圧除去回路が必要であり、オフセット電圧を微弱な受信信号振幅に対して十分に小さい値に調整する必要があるため、容易に実現するのは極めて難しい。また、通常の受信動作以外にオフセット電圧の検出・補正を行う時間が必要であるため受信機の動作時間が長くなり、電池使用時間が短くなる。
【０００８】
次に、従来のＬＩＦ受信機について、図２６を参照して説明する。なお、同図において、図２４（従来のＺＩＦ受信機）と重複する部分には同一の符号が付されている。アンテナ１０１で受信した無線信号は、高周波フィルタ１０２で受信周波数帯域以外の信号を減衰させ、高周波アンプ１０３で増幅される。次に、直交ミキサ１０４で、無線信号から周波数をオフセットした一対の直交した局部発振信号を出力する局部発振部１０５の出力信号と高周波アンプ１０３で増幅された信号とをミキシングすることにより、直交関係にあるＩ，Ｑ成分の中間周波（ＩＦ）信号に変換する。Ｉ，Ｑ信号のチャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂで帯域を制限することにより不要波を除去した後、可変利得アンプ１０８ａ、１０８ｂで所望のレベルにまで増幅する。
【０００９】
このＬＩＦ受信機では、低いＩＦ周波数に変換するため、チャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂや可変利得アンプ１０８ａ，１０８ｂで生じるオフセット電圧は容量結合によるＨＰＦで除去できる。つまり、チャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂはＢＰＦ（Band Pass Filter）で良い。次に、第２の直交ミキサ１１２で、中間周波数とほぼ同じ周波数で一対の直交した局部発信信号を出力する第２の局部発振部１１３の出力信号とＩＦ信号とをミキシングすることにより、直交関係にあるベースバンドのＩ信号，Ｑ信号が生成される。次に、第２のチャネル選択フィルタ１１４ａ，１１４ｂで不要波を除去する。図２６に示したＬＩＦ受信機はウエーバー型イメージ除去ミキサであり、第２のチャネル選択フィルタ１１４ａ，１１４ｂでイメージ信号が除去され、復号化部１１０で復号する。
【００１０】
上記説明した従来のＬＩＦ受信機における中間周波数の設定例を図２７に示す。符号１３１は高周波帯域における信号の配置であり、符号１３３は中間周波帯域における信号の配置である。受信希望波１３１ａに対し妨害波となる近接信号波１３１ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがある場合、図２６に示した第１の局部発振部１０５の出力周波数が１／２チャネル間隔となるように第１の局部発振周波数１３２を設定すると、中間周波帯１３３には受信希望波１３３ａおよび近接信号波１３３ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが配置される。なお、近接信号波１３３ｃはイメージ信号となる。
【００１１】
中間周波を用いた受信方式では、イメージ信号が必ず存在することは周知である。ＴＤＭＡ方式を用いたセルラー電話の場合、例えばＰＤＣ、ＰＨＳで使用される周波数は、妨害となる隣接信号波が次隣接チャネル周波数以上離れるようにプランニングされている。また、ＧＳＭでは、隣接チャネル周波数を使用するが妨害耐性である規格は緩和されていることから、図２７に示すように、チャネル間隔の１／２となる周波数を中間周波数とすることが望ましい。具体的に、ＰＤＣではＩＦ＝１２．５ＫＨｚ、ＰＨＳではＩＦ＝１５０ｋＨｚ、ＧＳＭではＩＦ＝１００ｋＨｚとなる。
【００１２】
したがって、イメージ除去ミキサを用いてイメージ周波数にあたる隣接チャネル帯域の信号を抑圧する。上述したように、ＴＤＭＡ方式を用いたセルラー電話では、隣接チャネル周波数を使用しないか若しくは妨害に対する規格が緩和されていることから、イメージ除去ミキサにおいては、イメージ信号を３０ｄＢ程度であれば容易に除去できるため十分な隣接信号波耐妨害特性を確保することができる。一方、ＣＤＭＡ方式では隣接チャネル周波数を用いるため、イメージ除去ミキサだけで６０ｄＢ以上の抑圧が必要となる。イメージ除去量はＩ，Ｑ間の位相の直交性と振幅の一致性によって決定され、６０ｄＢ以上のイメージ除去特性を得るためには、Ｉ，Ｑ間の直交位相誤差は０．１度以下、Ｉ，Ｑ間の振幅誤差は０．１ｄＢ以下に抑える必要があるため、実現するのは大変困難である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、複数の通信方式に対応したマルチモードの受信機を構成する場合は、以下に示す問題点があった。まず、ＧＳＭやＰＤＣ、ＰＨＳ等のＴＤＭＡ方式にＺＩＦ受信機を用いると、当該受信機ではオフセット電圧の除去のためにブロック間を容量結合しているため、端末の高速な起動が困難であるという問題点があった。また、調整機能を簡単な回路構成で実現することが難しいという問題点もあった。一方、ＩＳ−９５やＷ−ＣＤＭＡ等のＣＤＭＡ方式にＬＩＦ受信機を用いると、隣接チャネル妨害特性を確保するためのイメージ除去ミキサを簡単に実現することが難しいという問題点があった。このように、ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式の双方に対応する受信機をＺＩＦ受信機またはＬＩＦ受信機のいずれか一方とすると、所望の特性が得られないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、複数の通信方式に適宜対応可能な受信機および通信端末を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る受信機は、ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式双方の通信方式に対応する受信機であって、所定周波数の信号によって受信信号を直交変換する第１の直交ミキサ部と、直交変換された信号を復号化する復号化部と、通信方式がＴＤＭＡ方式のときとＣＤＭＡ方式のときとで、前記第１の直交ミキサ部から前記復号化部までの信号経路を切り替える切替スイッチ部と、第１の直交ミキサ部で直交変換された信号を直交変換する第２の直交ミキサ部と、を備え、通信方式がＴＤＭＡ方式のとき、前記第１の直交ミキサ部は、受信信号に対してオフセットされた周波数の信号で前記受信信号を直交変換し、前記切替スイッチ部は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号が前記第２の直交ミキサ部を介して前記復号化部に入力される信号経路を選択し、通信方式がＣＤＭＡ方式のとき、前記第１の直交ミキサ部は、受信信号と同じ周波数の信号で前記受信信号を直交変換し、前記切替スイッチ部は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号が前記第２の直交ミキサ部を介さず前記復号化部に入力される信号経路を選択する。
【００１６】
また、本発明に係る受信機は、前記復号化部は、ＴＤＭＡ方式の信号を復号化するＴＤＭＡ復号部と、ＣＤＭＡ方式の信号を復号化するＣＤＭＡ復号部と、を有し、通信方式がＴＤＭＡ方式のときは前記ＴＤＭＡ復号部を用いて復号化し、ＣＤＭＡ方式のときは前記ＣＤＭＡ復号部を用いて復号化する。
【００１７】
また、本発明に係る受信機は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号を帯域制限する第１のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部で帯域制限された前記第１の直交ミキサ部または前記第２の直交ミキサ部で直交変換された信号を帯域制限する第２のフィルタ部と、通信方式に応じて、前記第１のフィルタ部および前記第２のフィルタ部の設定を変更するフィルタ設定変更部と、受信信号を増幅する高周波アンプ部と、前記第１のフィルタ部で帯域制限された信号を所定の振幅レベルに調整する可変利得アンプ部と、前記復号化部に入力された信号の振幅に応じて、前記可変利得アンプ部の利得または前記高周波アンプ部および前記可変利得アンプ部の利得を変更する利得変更部とを備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係る受信機は、前記第１のフィルタ部および前記第２のフィルタ部の設定は、各フィルタ部の周波数特性およびＱ値である。
【００１９】
さらに、本発明に係る通信端末は、請求項１、２、３または４記載の受信機を備えたものである。
【００２０】
したがって、特別なオフセット電圧除去回路を備える必要なく、複数の通信方式（ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式）に適宜対応可能なマルチモードの受信機および通信端末を提供することができる。また、同一の構成でいずれか一方の通信方式に対応した受信機および通信端末を提供することもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の受信機の実施形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕、〔第３の実施形態〕、〔第４の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る受信機を示す構成図である。同図において、本実施形態の受信機は、アンテナ部１と、高周波フィルタ部２と、高周波アンプ部３と、第１の直交ミキサ部４と、第１の局部発振部５と、特許請求の範囲の第１のフィルタ部に該当する第１のチャネル選択フィルタ部６と、可変利得アンプ部７と、第２の直交ミキサ部８と、第２の局部発振部９と、切替スイッチ部１０と、第２のフィルタ部に該当する第２のチャネル選択フィルタ部１１と、復号化部１２とを備えて構成されている。
【００２３】
以下、本実施形態の受信機が有する各構成要素について説明する。なお、各構成要素は１つまたは複数の集積回路によって構成される。まず、アンテナ部１は、異なる周波数の無線信号をそれぞれ受信するものであり、アンテナ１ａ，１ｂ，１ｃを備えて構成されている。また、高周波フィルタ部２は、アンテナ部１で受信した無線信号から必要帯域以外を減衰させるものであり、各アンテナ出力に接続された高周波フィルタ２ａ，２ｂ，２ｃを備えて構成されている。また、高周波アンプ部３は、高周波フィルタ部２の出力を増幅するものであり、可変利得の機能を有する。
【００２４】
また、第１の直交ミキサ部４は、高周波アンプ部３の出力を直交するＩ，Ｑ信号に変換するものであり、第１のＩ信号ミキサ４ａと第１のＱ信号ミキサ４ｂとを備えて構成されている。また、第１の局部発振部５は、第１の直交ミキサ部４に必要な一対の直交したローカル信号を出力するものであり、第１の発振器５ａと第１の９０度移相器５ｂとを備えて構成されている。また、第１のチャネル選択フィルタ部６は、第１の直交ミキサ４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ものであり、第１のＩ信号チャネル選択フィルタ６ａと第１のＱ信号チャネル選択フィルタ６ｂとを備えて構成されている。なお、第１のチャネル選択フィルタ部６はＬＰＦ（Low Pass Filter）であり、信号処理の障害となるオフセット電圧が含まれているが、オフセット電圧はＨＰＦにより除去されるため、第１のチャネル選択フィルタ部６は結果的にＢＰＦとなる。なお、第１のチャネル選択フィルタ部６は帯域可変フィルタである。
【００２５】
また、可変利得アンプ部７は、第１のチャネル選択フィルタ部６から出力される信号の振幅を予め設定された振幅に調整するものであり、Ｉ信号可変利得アンプ７ａとＱ信号可変利得アンプ７ｂとを備えて構成されている。また、第２の直交ミキサ部８は、ＬＩＦ受信機モード時に可変利得アンプ部７から出力されたＩ，Ｑベースバンド信号を得るものであり、４つのミキサ８ａ〜８ｄと加算器８ｅと減算器８ｆとを備えて構成されている。また、第２の局部発振部９は、第２の直交ミキサ部８に必要な一対の直交したローカル信号を出力するものであり、第２の発振器９ａと第２の９０度移相器９ｂとを備えて構成されている。
【００２６】
また、切替スイッチ部１０は、可変利得アンプ部７からのＩ，Ｑ信号または第２の直交ミキサ部８からのＩ，Ｑ信号のいずれかを選択するものであり、Ｉ信号切替スイッチ１０ａとＱ信号切替スイッチ１０ｂとを備えて構成されている。また、第２のチャネル選択フィルタ部１１は、切替スイッチ部１０のＩ，Ｑ信号それぞれを帯域制限するＬＰＦであり、第２のＩ信号チャネル選択フィルタ１１ａと第２のＱ信号チャネル選択フィルタ１１ｂとを備えて構成されている。なお、第２のチャネル選択フィルタ１１は帯域可変フィルタである。
【００２７】
また、復号化部１２は、第２のチャネル選択フィルタ部１１に接続されており、Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａと、Ｑ信号ＡＤコンバータ１２ｂと、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）１２ｃと、ＡＧＣ（自動利得制御部）１２ｄと、ＣＤＭＡ復号部１２ｅと、ＴＤＭＡ復号部１２ｆと、受信機モード設定部１２ｇとを備えて構成されている。Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａおよびＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂは、それぞれ第２のチャネル選択フィルタ部１１から出力されたＩ信号およびＱ信号をＡＤ変換するものである。また、ＲＳＳＩ１２ｃは、Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａおよびＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂの出力から信号振幅を得るものである。また、ＡＧＣ１２ｄは、ＲＳＳＩ１２ｃで得られた信号振幅に応じて、高周波アンプ部３および可変利得アンプ部７の利得を制御するものである。また、ＣＤＭＡ復号部１２ｅは、Ｗ−ＣＤＭＡ等のＣＤＭＡ方式の信号を復号化するものである。また、ＴＤＭＡ復号部１２ｆは、ＧＳＭ等のＴＤＭＡ方式の信号を復号化するものである。また、受信機モード設定部１２ｇは、通信方式（ＣＤＭＡ方式またはＴＤＭＡ方式）に適応した設定を第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１に対して行い、高周波アンプ部３、切替スイッチ部１０およびＣＤＭＡ復号部１２ｅとＴＤＭＡ復号部１２ｆとを切り替えるスイッチに対して制御を行うものである。
【００２８】
次に、図１に示した受信機の信号の流れについて説明する。まず、アンテナ部１によって受信された無線信号を、高周波フィルタ部２において受信無線帯以外を減衰し、高周波アンプ部３で振幅を増幅し、第１の直交ミキサ部４においてＩ，Ｑ信号に変換する。次に、第１のチャネル選択フィルタ部６においてＩ，Ｑ信号に対して帯域を制限し、可変利得アンプ部７では予め設定された振幅に調整する。なお、可変利得アンプ部７でのオフセット電圧はＨＰＦで除去される。
【００２９】
次に、通信方式（ＣＤＭＡ方式またはＴＤＭＡ方式）に応じて、切替スイッチ部１０が切り替る。切替スイッチ部１０は、ＣＤＭＡ信号受信時は可変利得アンプ部７の出力信号を選択し、ＴＤＭＡ信号受信時は第２の直交ミキサ部８の出力信号を選択する。すなわち、ＣＤＭＡ方式では本実施形態の受信機がＺＩＦ（Zero IF）受信機モードに設定されるため、可変利得アンプ部７から出力されたＩ，Ｑ信号はベースバンド信号として第２のチャネル選択フィルタ部１１を介して復号化部１２に入力される。一方、ＴＤＭＡ方式では本実施形態の受信機がＬＩＦ（Low IF）受信機モードに設定されるため、ＩＦ（Interference Frequency）信号としての可変利得アンプ部７から出力されたＩ，Ｑ信号はＩＦ信号として第２の直交ミキサ部８に入力されてベースバンド信号に変換され、第２のチャネル選択フィルタ部１１を介して復号化部１２に入力される。なお、第２のチャネル選択フィルタ部１１は、第１のチャネル選択フィルタ部６で不足している減衰量を補う。
【００３０】
復号化部１２は、ベースバンド信号のＩ成分をＩ信号ＡＤコンバータ１２ａでデジタル変換し、Ｑ成分をＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂでデジタル変換する。次に、ＲＳＳＩ１２ｃにおいて各成分の振幅を算出し、ＡＧＣ１２ｄは、ＲＳＳＩ１２ｃの出力が予め設定された値になるよう高周波アンプ部３および可変利得アンプ部７の利得を制御する。また、Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａおよびＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂでデジタル変換された信号は、指定された通信方式に従ってＣＤＭＡ復号部１２ｅまたはＴＤＭＡ復号部１２ｆで復号化される。
【００３１】
次に、ＬＩＦ受信機とＺＩＦ受信機の基本的な動作について、図２および図３を参照して説明する。図２は本実施形態の受信機のＬＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図であり、図３は本実施形態の受信機のＺＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図である。但し、これらの図において図１と重複する部分には同一の符号が付されている。
【００３２】
まず、図２を参照して、ＬＩＦ受信機モードの受信機における信号の流れについて説明する。まず、アンテナ１で受信した高周波信号を高周波フィルタ部２で受信無線帯域以外を減衰させ、高周波アンプ部３で増幅し、第１の直交ミキサ部４で受信信号周波数からチャネル間隔の１／２に相当する周波数だけ離調した（オフセットした）一対の直交した第１の局部発振部５の出力信号によりミキシングすることにより、直交したＩ，Ｑ成分のＩＦ信号を出力する。次に、第１のチャネル選択フィルタ部６で帯域制限し、可変利得アンプ部７で信号を増幅または減衰し、予め設定された振幅に調整する。切替スイッチ部１０は第２の直交ミキサ部８を選択しているため、可変利得アンプ部７の出力信号は第２の直交ミキサ部８に入力され、中間周波数とほぼ同じ周波数である一対の直交した第２の局部発振部９の出力とミキシングし、Ｉ，Ｑ成分のＩＦ信号をベースバンド信号に変換する。第２の直交ミキサ８から出力されたＩ，Ｑ成分のベースバンド信号は、切替スイッチ部１０を介して第２のチャネル選択フィルタ部１１に入力され、ここで帯域制限された後、復号化部１２に入力される。
【００３３】
次に、図３を参照してＺＩＦ受信機モードの受信機における信号の流れについて説明する。まず、アンテナ部１で受信した高周波信号を高周波フィルタ部２で受信無線帯域以外を減衰させ、高周波アンプ部３で増幅し、第１の直交ミキサ４で受信周波数とほぼ同じ周波数の一対の直交した第１の局部発振部５の出力信号によりミキシングすることにより、直交したＩ，Ｑ成分のベースバンド信号を出力する。次に、第１のチャネル選択フィルタ６で帯域制限し、可変利得アンプ部７で信号を増幅または減衰し、予め設定された振幅に調整する。切替スイッチ部１０は可変利得アンプ部７を選択しており、可変利得アンプ７の出力信号は切替スイッチ部１０を介してそのまま第２のチャネル選択フィルタ部１１に入力されるため、ここで帯域制限された後、復号化部１２に入力される。
【００３４】
以上説明したＬＩＦ受信機モードとＺＩＦ受信機モードとでは信号の流れが異なるが、図１〜図３に示したように、受信機の構成としては、アンテナ部１、高周波フィルタ部２、高周波アンプ部３、第１の直交ミキサ部４および可変利得アンプ部７は同じ機能ブロックであり、第１の局部発振部５、第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１は周波数関係が異なるだけで同じ機能ブロックにより実現される。要するに、構成上はＺＩＦ受信機モードに対しＬＩＦ受信機モードの受信機は、第２の直交ミキサ部８と第２の局部発振部９とが加わっただけである。
【００３５】
次に、ＺＩＦ受信機モードとＬＩＦ受信機モードの各受信機モードの使い分けについて、デジタル通信方式を例に具体的に説明する。現在使用されているデジタル通信方式はＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とに大別される。従来技術でも説明したように、ＺＩＦ受信機はベースバンド部で生じるオフセット電圧を除去する必要がある。このオフセット電圧を除去する手段として最も容易な方法は、図２３に示したように、回路ブロック間を容量結合することであるが、この場合、ＨＰＦ特性を持つため受信感度特性に影響しないようカットオフ周波数を設定すると時定数が非常に長くなる。
【００３６】
ＴＤＭＡ方式の例として、ＧＳＭのフレーム構成の概略を図４に示す。ＧＳＭはＴＤＭＡ／ＦＤＤ方式であるため、ここでは同図に示す受信スロット１５ａについて説明する。通常、モニタスロットを受信し、これが指定するスロットのみを受信する。ＧＳＭでは、１フレームが４．６１５ｍ秒であり、１スロットが５７７μ秒であり、１フレームが８スロットで構成されるため、間欠受信動作１５ｂのように自局に必要なスロットのみを間欠的に受信動作することになる。間欠受信動作は、消費電流を低減するために不可欠な方法である。しかしながら、図２３に示した構成では、受信機を起動し受信可能となるバイアス電圧安定状態までに必要な時間は図２４に示した関係となるため、間欠受信動作に支障が生じる。したがって、ＺＩＦ受信機モードはＴＤＭＡ方式に適していない。
【００３７】
しかしながら、ＬＩＦ受信機モードにおいては、一旦１／２チャネル間隔に相当する中間周波数に変換されるため、オフセット電圧除去するＨＰＦを配置してもＺＩＦ受信機モードの場合と比較してカットオフ周波数を高く設定でき、起動時間を高速化しやすい。したがって、ＬＩＦ受信機モードはＴＤＭＡ方式に適している。
【００３８】
次に、ＣＤＭＡ方式の例として、Ｗ−ＣＤＭＡのフレーム構成の概略を図５に示す。Ｗ−ＣＤＭＡはＣＤＭＡ／ＦＤＤ方式であるため、ここでは同図に示す受信フレーム１６ａについて説明する。Ｗ−ＣＤＭＡでは、１フレームが１０ｍ秒であり、通信中は基本的に基地局から指定された伝送スピードで連続受信するため、受信動作１６ｂに示すように間欠受信は行わず、かつ、信号帯域が広い。したがって、回路ブロック間のオフセット除去に容量結合によるＨＰＦを用いてもカットオフ周波数をある程度高く設定することができるため、図２３に示すように、回路ブロック間を容量結合しても起動時間を短縮することができる。したがって、ＺＩＦ受信機モードはＣＤＭＡ方式に適している。
【００３９】
このように、ＣＤＭＡ方式ではＺＩＦ受信機モードに設定し、ＴＤＭＡ方式ではＬＩＦ受信機モードに設定することが適当である。
【００４０】
次に、ＺＩＦ受信機モードとＬＩＦ受信機モードとを切り替える際に設定を変更する必要のある第１の局部発振部５、第１のチャネル選択フィルタ部６、第２の直交ミキサ部８、第２の局部発振部９および第２のチャネル選択フィルタ部１１の各設定について説明する。ＬＩＦ受信機モードはＧＳＭを例に、ＺＩＦ受信機モードはＷ−ＣＤＭＡを例に具体的に説明する。
【００４１】
まず、ＬＩＦ受信機モードに切り替えた場合、すなわちＴＤＭＡ方式の受信について図２を参照して説明する。第１の局部発振部５の出力周波数は、受信周波数から１／２チャネル間隔離調した（オフセットした）周波数とする。第１のチャンネル選択フィルタ部６の具体的な例が「2000 IEEE Radio Frequency Integrated Circuit Symposium MOM3B-3 A LOW IF POLYPHASE Receiver for GSM using log domain signal processing」で発表されているように、隣接チャネル妨害信号を減衰させるため、第１のチャネル選択フィルタ部６の高域周波数のカットオフ周波数は１８０ｋＨｚ程度であり、低域側周波数は１０ｋＨｚ程度である。
【００４２】
また、第２の直交ミキサ部８は動作状態とし、切替スイッチ部１０は第２の直交ミキサ部８側を通過させるように設定されている。このとき、第２の局部発振部９の出力周波数は、１／２チャネル間隔離調周波数とほぼ同一の周波数である１００ｋＨｚとなり、ＧＳＭの基準信号として用いられる２６ＭＨｚの場合、図６に示すように２６０分周で得ることができる。なお、第２のチャネル選択フィルタ部１１は、第１のチャネル選択フィルタ部６で不足している減衰量を確保する。
【００４３】
一方、ＺＩＦ受信機モードに切り替えた場合、すなわちＣＤＭＡ方式の受信について図３を参照して説明する。第１の局部発振部５の出力周波数は受信周波数とほぼ同一に設定され、第２の直交ミキサ部８および第２の局部発振部９は動作を停止し、切替スイッチ部１０は可変利得アンプ部７の出力信号を通過させるように設定する。第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１の総合特性は、Ｗ−ＣＤＭＡの伝送スピードである３．８４Ｍｃｐｓのベースバンド信号を通過させ、かつ隣接チャネル信号帯域をろ波できる程度の広帯域ＬＰＦとなり、「2000 IEEE Radio Frequency Integrated Circuit Symposium MOM3B-2 Analog baseband IC for use in direct conversion WCDMA receiver.」に具体的な例が発表されており、そこでは約２ＭＨｚ程度である。ＨＰＦは受信特性に影響を与えない程度のカットオフ周波数２０ＫＨｚ程度のＨＰＦが適当とされている。
【００４４】
次に、ＬＩＦ受信機とＺＩＦ受信機を両立させるための各ブロックにおける特性切り替えについて具体的な例を示す。第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１をｇｍ−Ｃフィルタで構成することにより、簡単に周波数を可変することができる。通常、チャネル選択フィルタｎ（１，２，３…）はＬＰＦとＨＰＦとを組み合わせて構成する。ここでは、２次ＬＰＦと１次ＨＰＦを例に説明する。
【００４５】
まず、ＬＰＦの構成例として図７に２次バイカッドＬＰＦを示し、その伝達関数Ｈ（ｓ）と角周波数ωとＱとを以下に示す。なお、同図に示す２次バイカッドＬＰＦ（ｇｍ−Ｃフィルタ）は、ｇｍ1，ｇｍ2、Ｃ1およびＣ2から構成される。
【００４６】
【数１】
【００４７】
次に、フィルタを構成するｇｍアンプを図８に示し、ｇｍ値を以下に示す。なお、ｇｍアンプは電流源２５，２６と差動対２７とから構成される。下記式において、Ｖｔは熱電圧、Ｉｏはｇｍアンプの動作電流である。
【００４８】
【数２】
【００４９】
上記式の関係から、ＬＰＦのカットオフ周波数とＱ値は、図７に示したｇｍアンプ１のｇｍ1とｇｍアンプ２のｇｍ2とによって制御できることが判る。また、ｇｍはｇｍアンプの動作電流Ｉｏにより制御できることから、各ｇｍアンプの動作電流を制御することによってフィルタのカットオフ周波数とＱ値とを変えて、ＬＩＦ受信機モードおよびＺＩＦ受信機モードの各受信機モードに対して設定可能である。
【００５０】
また、周波数特性の設定は、ｇｍアンプの動作電流値を図９に示すＤＡコンバータによって可変とすることにより実現できる。同図に示すＤＡコンバータは、差動対トランジスタ２８と、可変電流電流源２９，３０，３３と、電流制御スイッチ３１と、制御信号のシリアル／パラレル変換部３２とによって構成される。また、各無線システムおよび各受信機モードの設定を固有の標準値として設定情報をＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路に設定しておき、必要に応じて読み出し、ＤＡコンバータを制御して設定を行う。このとき、可変電流電流源２９，３０，３３がＤＡコンバータとして機能する。
【００５１】
さらに、回路素子ばらつきによる周波数特性のばらつきが生じている場合は、図１０のフローチャートに示すように、工場での調整時にＧＳＭ，Ｗ−ＣＤＭＡそれぞれの受信状態でチャネル選択フィルタの周波数特性の予め設定された基準値から誤差を検出し、周波数特性を補正できるようにｇｍアンプの制御用の設定情報である各初期値を調整後の補正値を標準値に置き換えることによってフィルタの周波数ばらつきを吸収する。
【００５２】
次に、ＨＰＦの構成例として図１１に１次ＨＰＦを示し、その伝達関数Ｈ（ｓ）と角周波数ωとを示す。なお、同図に示す１次ＨＰＦはｇｍ3およびＣ3から構成される。
【００５３】
【数３】
【００５４】
上述した図７の２次バイカッドＬＰＦと同様に、ｇｍアンプを電流で制御することでカットオフ周波数を可変し、ＬＩＦ受信機モードとＺＩＦ受信機モードの双方に設定可能である。また、ＨＰＦもＬＰＦ同様に、各無線システムおよび受信機モードの設定を固有の標準値として設定情報をＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路に設定しておき、必要に応じ読み出し、ＤＡコンバータを制御して設定を行う。また、図１０のフローチャートに示す方法と同様に、周波数特性を補正できるようにｇｍアンプの制御用の設定情報である各初期値を調整後の補正値を標準値に置き換えることによってフィルタの周波数ばらつきを吸収する。なお、上記説明ではｇｍ−Ｃフィルタで説明したが、周波数特性を変更できれば如何なる構成であっても構わない。
【００５５】
次に、高周波アンプ部３の構成例について、図１２および図１３を参照して説明する。ＧＳＭ方式では現在９００ＭＨｚ帯および１．８ＧＨｚ帯が主に使われている。また、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では２ＧＨｚ帯が主に用いられている。したがって、図１２に示すように、各周波数帯の高周波アンプ３ａ，３ｂ，３ｃを配置することによって対応できる。また、可変利得アンプとする場合は、９００ＭＨｚ帯の高周波アンプ３ａを例とすると、図１３に示すように、高周波アンプ３ｄおよび減衰器３ｅを付加して、高周波アンプ３ｆとバイアス制御スイッチ３ｇをバイアス制御３ｈで切り替えて使用することで実現できる。図１３では可変利得はステップ式の２値で説明したが、多値および連続可変式であっても良い。また、各周波数帯も同様の構成で良い。
【００５６】
次に、第１の局部発振部５について、図１４を参照して説明する。第１の発振器５ａは周波数シンセサイザであり、移相器５ｂは第１の２分周器５ｃと第２の２分周器５ｄとから構成される。なお、分周器はＥＣＬ型のＴ−ＦＦであり、２分周と同時に直交位相信号を出力する。
【００５７】
第１の発振器５ａは３．６ＧＨｚから４ＧＨｚ程度を出力できる場合、９００ＭＨｚ帯に関しては第１の発振器５ａの出力の３．６ＧＨｚを第１の分周器５ｃと第２の分周器５ｄで４分周すると共に直交位相出力５ｅを得る。１．８ＧＨｚ帯は、第１の発振器５ａの出力の３．６ＧＨｚを第１の分周器５ｃで２分周すると共に直交位相出力５ｆを得る。２ＧＨｚ帯も同様に、第１の発振器５ａの出力の４ＧＨｚを第１の分周器５ｃで２分周すると共に直交位相出力５ｆを得る。
【００５８】
次に、第１の直交ミキサ部４の周波数帯選択方法について、図１５および図１６を参照して説明する。周波数帯の選択は図１５で実現できる。高周波アンプ部３から入力される周波数は９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯であり、第１の局部発振部５も各受信周波数帯に対応した９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯である。高周波アンプ部３と第１の局部発振部５の出力を高周波スイッチ４ｃ，４ｄ，４ｅによって選択し、必要な周波数の設定を行う。
【００５９】
高周波スイッチ４ｃについて、図１６を参照して説明する。図１６は高周波スイッチ４ｃの一例を示す回路構成図である。第１のエミッタフォロワ４ｆ、第２のエミッタフォロワ４ｇおよび第３のエミッタフォロワ４ｈの各ベースバイアス電圧を選択スイッチ４ｉでオン／オフ制御することにより入力信号を切り替えることができる。入力信号の選択切り替えが可能であれば、差動アンプやダイオード等、どのような形式のスイッチであっても良い。なお、図１６に示した高周波スイッチ４ｃを２組の２値スイッチとして切り替えることで、第１の局部発振部５の信号を選択することができる。
【００６０】
次に、可変利得アンプ７について、図１７および図１８を参照して説明する。可変利得アンプ７は、電流源７ｃ，７ｄと、差動対７ｅと、可変差動対エミッタ抵抗７ｆと、負荷抵抗７ｇ，７ｈとから構成される。可変利得アンプ７の利得は、差動対トランジスタ７ｅと可変差動対エミッタ抵抗７ｆとによって決定される。また、差動対トランジスタ７ｅと可変差動対エミッタ抵抗７ｆで決まるｇｍと負荷抵抗との積で求められる。可変差動対エミッタ抵抗７ｆには複数のタップが設けられ、ＭＯＳＦＥＴ等によるスイッチを用いて抵抗値を増減させ利得を可変する。
【００６１】
図１８に示した可変利得アンプ７ｉ，７ｊのように複数段従属接続することで幅広い利得可変ができる。またシリアル−パラレル変換回路により利得可変アンプ利得を数ビットのシリアルデータ制御７ｋ，７ｌすることも可能である。また、無線システムや受信機モード（ＬＩＦ受信機モードまたはＺＩＦ受信機モード）により受信系に必要な利得が異なる場合は、可変利得アンプを用いて利得の標準値を設定する。各無線システムおよび受信機モードで固有の標準値となる設定情報をＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路に設定しておき、必要に応じ読み出し設定を行う。また、回路素子ばらつきによる利得ばらつきは、図１９のフローチャートに示すように、工場での調整時に利得の基準値からの誤差を検出し、利得を補正できるように可変利得アンプ制御用の設定情報に対して調整後の設定情報を標準値と置き換えを行うことで利得ばらつきを吸収できる。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態の受信機によれば、特別なオフセット電圧除去回路を備える必要なく、複数の通信方式（ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式）に適宜対応可能なマルチモードの受信機を提供することができる。
【００６３】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る受信機について、図２０〜図２２を参照して説明する。第１の実施形態では、ＺＩＦ受信機モードとＬＩＦ受信機モードとを併用することで第１の直交ミキサ部４、第１のチャネル選択フィルタ部６、可変利得アンプ部７等の信号系に生じるオフセット電圧をＨＰＦにより除去できるため、特別なオフセット電圧除去回路が必要ないことを説明した。しかしながら、デジタルベースバンド部とのインターフェースとなるアナログＩ，Ｑのベースバンド出力においては、ＬＩＦ受信機モードでは既に説明したように、オフセット電圧を除去するためのＨＰＦを配置できない。したがって、復号化部１２でオフセット電圧が許容できない場合はオフセット電圧除去回路を設けても良い。
【００６４】
図２０は、Ｉ，Ｑベースバンド信号の出力である第２のチャネル選択フィルタ部１１と復号化部１２のインターフェース部を表している。オフセット電圧除去回路の例を図２１および図２２のフローチャートを参照して説明する。Ｉ，Ｑのアナログベースバンド出力電位１１ｃ，１１ｄと基準電位１１ｅとを比較し、その差が最小となるようにＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１２ａ，１２ｂ、オフセット電圧調整部１２ｈ、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１２ｌ，１２ｍおよび加算器１１ｈ，１１ｉを用いて調整を行う。通常、この調整は工場で行われ、そのＤＡＣ制御値を設定情報としてＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路１２ｋに設定しておき、受信動作時に読み出して設定を行う。この結果、工場出荷時に調整するだけの簡易的なオフセット電圧除去だけで更に安定した受信特性が得られる。
【００６５】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る受信機について説明する。第１の実施形態で説明したように、第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１の各周波数特性およびＱは可変することができる。したがって、任意の通信方式に対しても周波数特性とＱ値の設定が可能である。このため、受信可能な周波数帯であれば任意の通信方式に対応した受信機を構成することができる。
【００６６】
第１および第２の実施形態ではＷ−ＣＤＭＡとＧＳＭのマルチモード受信機について説明されているが、これら無線通信システムに限定するものではなく、アナログ通信方式のＡＭＰＳ等にも適用可能である。また、ＴＤＭＡ方式であってもＺＩＦ受信機モードで無線規格が満足できる通信システムであれば、ＺＩＦ受信機モードで使用しても構わない。さらに、ＣＤＭＡ方式であってもＬＩＦ受信機モードで無線規格が満足できる通信システムであれば、ＬＩＦ受信機モードで使用しても構わない。
【００６７】
また、図１に示した復号化部１２のＣＤＭＡ復号部１２ｅおよびＴＤＭＡ復号部１２ｆをモジュール化するか、ソフトウェアによって復号化可能な無線通信システムを変更可能とするか、または両者を併用した構成とすることにより、Ｗ−ＣＤＭＡからＩＳ９５への変更やＧＳＭからＰＨＳへの変更が可能となるため、多数の通信方式に対応した受信機を実現することができる。さらに、例えばＰＤＣとＧＳＭ等で国際ローミングに対応する場合、各無線通信システムの内、一方は不要となるため復号部のみを変更することで簡単に対応する通信方式を変更することができる。
【００６８】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係る受信機ついて説明する。第１、第２および第３の実施形態では、マルチモード受信機について説明されているが、ＴＤＭＡ方式またはＣＤＭＡ方式を用いたシングルモードの受信機においては、ＬＩＦ受信機モードまたはＺＩＦ受信機モードに固定し使用することにより、これまで無線通信システム毎に専用の集積回路で受信機が構成されていたが、同一の集積回路で様々な無線通信システムの受信機を構成することができる。
【００６９】
なお、第１〜第４の実施形態では受信機について説明したが、当該受信機と送信機とを組み合わせて通信端末としても良い。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の受信機および通信端末によれば、特別なオフセット電圧除去回路を備える必要なく、複数の通信方式（ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式）に適宜対応可能なマルチモードの受信機および通信端末を提供することができる。また、同一の構成でいずれか一方の通信方式に対応した受信機および通信端末を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る受信機を示す構成図
【図２】第１の実施形態の受信機のＬＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図
【図３】第１の実施形態の受信機のＺＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図
【図４】ＧＳＭ（ＴＤＭＡ方式）のフレーム構成の概略を説明する説明図
【図５】Ｗ−ＣＤＭＡ（ＣＤＭＡ方式）のフレーム構成の概略を説明する説明図
【図６】第２の局部発振部を示す構成図
【図７】２次バイカッドＬＰＦの構成図
【図８】ｇｍアンプの構成図
【図９】ＤＡコンバータの構成図
【図１０】周波数特性ばらつきの調整を説明するフローチャート
【図１１】１次ＨＰＦの構成図
【図１２】高周波アンプ部の構成図
【図１３】可変利得可能な高周波アンプ部の構成図
【図１４】第１の局部発信部の構成図
【図１５】第１の直交ミキサ部の構成図
【図１６】高周波スイッチの構成図
【図１７】可変利得アンプ部の構成図
【図１８】複数段従属接続した可変利得アンプ部の構成図
【図１９】利得ばらつきの調整を説明するフローチャート
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る受信機の要部を示す構成図
【図２１】オフセット電圧除去回路の構成図
【図２２】オフセット電圧の調整を説明するフローチャート
【図２３】従来のＺＩＦ受信機の構成図
【図２４】従来のＺＩＦ受信機の起動におけるバイアス電圧の変動を示す説明図
【図２５】オフセット電圧除去回路の一例を示す構成図
【図２６】従来のＬＩＦ受信機の構成図
【図２７】従来のＬＩＦ受信機における中間周波数の設定例を説明する説明図
【符号の説明】
１ アンテナ部
１ａ，１ｂ，１ｃ アンテナ
２ 高周波フィルタ部
２ａ，２ｂ，２ｃ 高周波フィルタ
３ 高周波アンプ部
４ 第１の直交ミキサ部
４ａ 第１のＩ信号ミキサ
４ｂ 第１のＱ信号ミキサ
５ 第１の局部発振部
５ａ 第１の発振器
５ｂ 第１の９０度移相器
６ 第１のチャネル選択フィルタ部
６ａ 第１のＩ信号チャネル選択フィルタ
６ｂ 第１のＱ信号チャネル選択フィルタ
７ 可変利得アンプ部
７ａ Ｉ信号可変利得アンプ
７ｂ Ｑ信号可変利得アンプ
８ 第２の直交ミキサ部
８ａ〜８ｄ ミキサ
８ｅ 加算器
８ｆ 減算器
９ 第２の局部発振部
９ａ 第２の発振器
９ｂ 第２の９０度移相器
１０ 切替スイッチ部
１０ａ Ｉ信号切替スイッチ
１０ｂ Ｑ信号切替スイッチ
１１ 第２のチャネル選択フィルタ部
１１ａ 第２のＩ信号チャネル選択フィルタ
１１ｂ 第２のＱ信号チャネル選択フィルタ
１１ｈ，１１ｉ 加算器
１２ 復号部
１２ａ Ｉ信号ＡＤコンバータ
１２ｂ Ｑ信号ＡＤコンバータ
１２ｃ ＲＳＳＩ
１２ｄ ＡＧＣ
１２ｅ ＣＤＭＡ復号部
１２ｆ ＴＤＭＡ復号部
１２ｇ 受信機モード設定部
１２ｈ オフセット電圧調整部
１２ｋ 記憶回路
１２ｌ，１２ｍ ＤＡコンバータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信方式に適宜対応するマルチモードの受信機および通信端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゼロＩＦ（Zero IF）受信機（以下、ＺＩＦ受信機という）や、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ローＩＦ（Low IF）受信機（以下、ＬＩＦ受信機という）の開発が盛んに行われている。ＺＩＦ受信機やＬＩＦ受信機においては、ＳＡＷフィルタやセラミックフィルタ等のディスクリート素子で構成されていたチャネル選択フィルタをＩＣチップ上に構成することによって、内蔵の容易さ、端末の小型化およびローコスト化を実現することができる。
【０００３】
また、近年、ＰＤＣとＰＨＳ、ＩＳ９５とＡＭＰＳ等の異なる通信方式を同一の端末で送受信可能なマルチモード受信機が求められている。以下、従来のマルチモードタイプの受信機について説明する。一般に、ＧＳＭやＰＤＣ、ＰＨＳ等のＴＤＭＡ方式の無線システムにおいて、受信機は消費電流を低減するために間欠動作する。一方、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＩＳ９５等のＣＤＭＡ方式やＡＭＰＳ等のアナログ方式の無線システムでは、通信中は連続受信動作する。
【０００４】
まず、従来のＺＩＦ受信機について、図２３を参照して説明する。アンテナ１０１で受信した無線信号は、高周波フィルタ１０２で受信周波数帯域以外の信号を減衰させ、高周波アンプ１０３で増幅される。次に、直交ミキサ１０４で、受信周波数とほぼ同じ周波数の一対の直交した局部発振信号を出力する局部発振部１０５の出力信号と高周波アンプ１０３で増幅された信号とをミキシングすることにより、直交関係にあるベースバンドのＩ信号，Ｑ信号が生成される。次に、Ｉ，Ｑ信号のチャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂで帯域を制限することにより不要波を除去した後、可変利得アンプ１０８ａ、１０７ｂで所望のレベルにまで増幅し、復号化部１１０で復号する。
【０００５】
このＺＩＦ受信機では、ベースバンドのオフセット電圧により受信感度が劣化する。オフセット電圧は、回路構成素子の不整合性や局部発振部１０５の出力と直交ミキサ１０４の高周波信号入力に漏洩した局部発振信号とが直交ミキサ１０４で自己混合した結果生じる。図２３に示したＺＩＦ受信機では、各回路ブロック間に第１の容量結合１０６や第２の結合容量１０９等によるＨＰＦ（High Pass Filter）を設けることによって、ベースバンドに生じるオフセット電圧除去していた。
【０００６】
ＴＤＭＡ方式では該当スロットのみを受信する間欠受信動作を行うため、受信機を高速に起動させて受信動作に移行しなければならないが、オフセット電圧の除去に容量結合を用いた場合、図２４に示すように、ＨＰＦのカットオフ周波数は起動時に直流バイアス電圧変動１２１が生じるため、受信機安定までのバイアス電圧安定時間１２２の時定数が起動時間を著しく長してしまう。また、ＨＰＦによってＩ，Ｑ信号の低域成分が減衰したり群遅延時間が変動することによって、受信特性が劣化する恐れがある。
【０００７】
オフセット電圧を除去するための手段は、特開平７−１１１４７１号公報にも記載されている。当該公報に記載されているオフセット電圧除去回路の概略を図２５に示す。なお、受信機の基本的な構成は図２３と同様であるため説明を省略する。図２５において、復号化部１１０に含まれているＡＤＣ（ＡＤコンバータ）１１０ａ，１１０ｂとオフセット電圧検出部１１０ｃとによりＩ，Ｑ成分のオフセット電圧を検出し、加算器１１１ａ，１１１ｂ，１１０ｄ，１１０ｅに負帰還をかけることによってオフセット電圧を除去している。この構成では特別にオフセット電圧除去回路が必要であり、オフセット電圧を微弱な受信信号振幅に対して十分に小さい値に調整する必要があるため、容易に実現するのは極めて難しい。また、通常の受信動作以外にオフセット電圧の検出・補正を行う時間が必要であるため受信機の動作時間が長くなり、電池使用時間が短くなる。
【０００８】
次に、従来のＬＩＦ受信機について、図２６を参照して説明する。なお、同図において、図２４（従来のＺＩＦ受信機）と重複する部分には同一の符号が付されている。アンテナ１０１で受信した無線信号は、高周波フィルタ１０２で受信周波数帯域以外の信号を減衰させ、高周波アンプ１０３で増幅される。次に、直交ミキサ１０４で、無線信号から周波数をオフセットした一対の直交した局部発振信号を出力する局部発振部１０５の出力信号と高周波アンプ１０３で増幅された信号とをミキシングすることにより、直交関係にあるＩ，Ｑ成分の中間周波（ＩＦ）信号に変換する。Ｉ，Ｑ信号のチャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂで帯域を制限することにより不要波を除去した後、可変利得アンプ１０８ａ、１０８ｂで所望のレベルにまで増幅する。
【０００９】
このＬＩＦ受信機では、低いＩＦ周波数に変換するため、チャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂや可変利得アンプ１０８ａ，１０８ｂで生じるオフセット電圧は容量結合によるＨＰＦで除去できる。つまり、チャネル選択フィルタ１０７ａ，１０７ｂはＢＰＦ（Band Pass Filter）で良い。次に、第２の直交ミキサ１１２で、中間周波数とほぼ同じ周波数で一対の直交した局部発信信号を出力する第２の局部発振部１１３の出力信号とＩＦ信号とをミキシングすることにより、直交関係にあるベースバンドのＩ信号，Ｑ信号が生成される。次に、第２のチャネル選択フィルタ１１４ａ，１１４ｂで不要波を除去する。図２６に示したＬＩＦ受信機はウエーバー型イメージ除去ミキサであり、第２のチャネル選択フィルタ１１４ａ，１１４ｂでイメージ信号が除去され、復号化部１１０で復号する。
【００１０】
上記説明した従来のＬＩＦ受信機における中間周波数の設定例を図２７に示す。符号１３１は高周波帯域における信号の配置であり、符号１３３は中間周波帯域における信号の配置である。受信希望波１３１ａに対し妨害波となる近接信号波１３１ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがある場合、図２６に示した第１の局部発振部１０５の出力周波数が１／２チャネル間隔となるように第１の局部発振周波数１３２を設定すると、中間周波帯１３３には受信希望波１３３ａおよび近接信号波１３３ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが配置される。なお、近接信号波１３３ｃはイメージ信号となる。
【００１１】
中間周波を用いた受信方式では、イメージ信号が必ず存在することは周知である。ＴＤＭＡ方式を用いたセルラー電話の場合、例えばＰＤＣ、ＰＨＳで使用される周波数は、妨害となる隣接信号波が次隣接チャネル周波数以上離れるようにプランニングされている。また、ＧＳＭでは、隣接チャネル周波数を使用するが妨害耐性である規格は緩和されていることから、図２７に示すように、チャネル間隔の１／２となる周波数を中間周波数とすることが望ましい。具体的に、ＰＤＣではＩＦ＝１２．５ＫＨｚ、ＰＨＳではＩＦ＝１５０ｋＨｚ、ＧＳＭではＩＦ＝１００ｋＨｚとなる。
【００１２】
したがって、イメージ除去ミキサを用いてイメージ周波数にあたる隣接チャネル帯域の信号を抑圧する。上述したように、ＴＤＭＡ方式を用いたセルラー電話では、隣接チャネル周波数を使用しないか若しくは妨害に対する規格が緩和されていることから、イメージ除去ミキサにおいては、イメージ信号を３０ｄＢ程度であれば容易に除去できるため十分な隣接信号波耐妨害特性を確保することができる。一方、ＣＤＭＡ方式では隣接チャネル周波数を用いるため、イメージ除去ミキサだけで６０ｄＢ以上の抑圧が必要となる。イメージ除去量はＩ，Ｑ間の位相の直交性と振幅の一致性によって決定され、６０ｄＢ以上のイメージ除去特性を得るためには、Ｉ，Ｑ間の直交位相誤差は０．１度以下、Ｉ，Ｑ間の振幅誤差は０．１ｄＢ以下に抑える必要があるため、実現するのは大変困難である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、複数の通信方式に対応したマルチモードの受信機を構成する場合は、以下に示す問題点があった。まず、ＧＳＭやＰＤＣ、ＰＨＳ等のＴＤＭＡ方式にＺＩＦ受信機を用いると、当該受信機ではオフセット電圧の除去のためにブロック間を容量結合しているため、端末の高速な起動が困難であるという問題点があった。また、調整機能を簡単な回路構成で実現することが難しいという問題点もあった。一方、ＩＳ−９５やＷ−ＣＤＭＡ等のＣＤＭＡ方式にＬＩＦ受信機を用いると、隣接チャネル妨害特性を確保するためのイメージ除去ミキサを簡単に実現することが難しいという問題点があった。このように、ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式の双方に対応する受信機をＺＩＦ受信機またはＬＩＦ受信機のいずれか一方とすると、所望の特性が得られないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、複数の通信方式に適宜対応可能な受信機および通信端末を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る受信機は、ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式双方の通信方式に対応する受信機であって、所定周波数の信号によって受信信号を直交変換する第１の直交ミキサ部と、直交変換された信号を復号化する復号化部と、通信方式がＴＤＭＡ方式のときとＣＤＭＡ方式のときとで、前記第１の直交ミキサ部から前記復号化部までの信号経路を切り替える切替スイッチ部と、第１の直交ミキサ部で直交変換された信号を直交変換する第２の直交ミキサ部と、を備え、通信方式がＴＤＭＡ方式のとき、前記第１の直交ミキサ部は、受信信号に対してオフセットされた周波数の信号で前記受信信号を直交変換し、前記切替スイッチ部は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号が前記第２の直交ミキサ部を介して前記復号化部に入力される信号経路を選択し、通信方式がＣＤＭＡ方式のとき、前記第１の直交ミキサ部は、受信信号と同じ周波数の信号で前記受信信号を直交変換し、前記切替スイッチ部は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号が前記第２の直交ミキサ部を介さず前記復号化部に入力される信号経路を選択する。
【００１６】
また、本発明に係る受信機は、前記復号化部は、ＴＤＭＡ方式の信号を復号化するＴＤＭＡ復号部と、ＣＤＭＡ方式の信号を復号化するＣＤＭＡ復号部と、を有し、通信方式がＴＤＭＡ方式のときは前記ＴＤＭＡ復号部を用いて復号化し、ＣＤＭＡ方式のときは前記ＣＤＭＡ復号部を用いて復号化する。
【００１７】
また、本発明に係る受信機は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号を帯域制限する第１のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部で帯域制限された前記第１の直交ミキサ部または前記第２の直交ミキサ部で直交変換された信号を帯域制限する第２のフィルタ部と、通信方式に応じて、前記第１のフィルタ部および前記第２のフィルタ部の設定を変更するフィルタ設定変更部と、受信信号を増幅する高周波アンプ部と、前記第１のフィルタ部で帯域制限された信号を所定の振幅レベルに調整する可変利得アンプ部と、前記復号化部に入力された信号の振幅に応じて、前記可変利得アンプ部の利得または前記高周波アンプ部および前記可変利得アンプ部の利得を変更する利得変更部とを備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係る受信機は、前記第１のフィルタ部および前記第２のフィルタ部の設定は、各フィルタ部の周波数特性およびＱ値である。
【００１９】
さらに、本発明に係る通信端末は、請求項１、２、３または４記載の受信機を備えたものである。
【００２０】
したがって、特別なオフセット電圧除去回路を備える必要なく、複数の通信方式（ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式）に適宜対応可能なマルチモードの受信機および通信端末を提供することができる。また、同一の構成でいずれか一方の通信方式に対応した受信機および通信端末を提供することもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の受信機の実施形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕、〔第３の実施形態〕、〔第４の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る受信機を示す構成図である。同図において、本実施形態の受信機は、アンテナ部１と、高周波フィルタ部２と、高周波アンプ部３と、第１の直交ミキサ部４と、第１の局部発振部５と、特許請求の範囲の第１のフィルタ部に該当する第１のチャネル選択フィルタ部６と、可変利得アンプ部７と、第２の直交ミキサ部８と、第２の局部発振部９と、切替スイッチ部１０と、第２のフィルタ部に該当する第２のチャネル選択フィルタ部１１と、復号化部１２とを備えて構成されている。
【００２３】
以下、本実施形態の受信機が有する各構成要素について説明する。なお、各構成要素は１つまたは複数の集積回路によって構成される。まず、アンテナ部１は、異なる周波数の無線信号をそれぞれ受信するものであり、アンテナ１ａ，１ｂ，１ｃを備えて構成されている。また、高周波フィルタ部２は、アンテナ部１で受信した無線信号から必要帯域以外を減衰させるものであり、各アンテナ出力に接続された高周波フィルタ２ａ，２ｂ，２ｃを備えて構成されている。また、高周波アンプ部３は、高周波フィルタ部２の出力を増幅するものであり、可変利得の機能を有する。
【００２４】
また、第１の直交ミキサ部４は、高周波アンプ部３の出力を直交するＩ，Ｑ信号に変換するものであり、第１のＩ信号ミキサ４ａと第１のＱ信号ミキサ４ｂとを備えて構成されている。また、第１の局部発振部５は、第１の直交ミキサ部４に必要な一対の直交したローカル信号を出力するものであり、第１の発振器５ａと第１の９０度移相器５ｂとを備えて構成されている。また、第１のチャネル選択フィルタ部６は、第１の直交ミキサ４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ものであり、第１のＩ信号チャネル選択フィルタ６ａと第１のＱ信号チャネル選択フィルタ６ｂとを備えて構成されている。なお、第１のチャネル選択フィルタ部６はＬＰＦ（Low Pass Filter）であり、信号処理の障害となるオフセット電圧が含まれているが、オフセット電圧はＨＰＦにより除去されるため、第１のチャネル選択フィルタ部６は結果的にＢＰＦとなる。なお、第１のチャネル選択フィルタ部６は帯域可変フィルタである。
【００２５】
また、可変利得アンプ部７は、第１のチャネル選択フィルタ部６から出力される信号の振幅を予め設定された振幅に調整するものであり、Ｉ信号可変利得アンプ７ａとＱ信号可変利得アンプ７ｂとを備えて構成されている。また、第２の直交ミキサ部８は、ＬＩＦ受信機モード時に可変利得アンプ部７から出力されたＩ，Ｑベースバンド信号を得るものであり、４つのミキサ８ａ〜８ｄと加算器８ｅと減算器８ｆとを備えて構成されている。また、第２の局部発振部９は、第２の直交ミキサ部８に必要な一対の直交したローカル信号を出力するものであり、第２の発振器９ａと第２の９０度移相器９ｂとを備えて構成されている。
【００２６】
また、切替スイッチ部１０は、可変利得アンプ部７からのＩ，Ｑ信号または第２の直交ミキサ部８からのＩ，Ｑ信号のいずれかを選択するものであり、Ｉ信号切替スイッチ１０ａとＱ信号切替スイッチ１０ｂとを備えて構成されている。また、第２のチャネル選択フィルタ部１１は、切替スイッチ部１０のＩ，Ｑ信号それぞれを帯域制限するＬＰＦであり、第２のＩ信号チャネル選択フィルタ１１ａと第２のＱ信号チャネル選択フィルタ１１ｂとを備えて構成されている。なお、第２のチャネル選択フィルタ１１は帯域可変フィルタである。
【００２７】
また、復号化部１２は、第２のチャネル選択フィルタ部１１に接続されており、Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａと、Ｑ信号ＡＤコンバータ１２ｂと、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）１２ｃと、ＡＧＣ（自動利得制御部）１２ｄと、ＣＤＭＡ復号部１２ｅと、ＴＤＭＡ復号部１２ｆと、受信機モード設定部１２ｇとを備えて構成されている。Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａおよびＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂは、それぞれ第２のチャネル選択フィルタ部１１から出力されたＩ信号およびＱ信号をＡＤ変換するものである。また、ＲＳＳＩ１２ｃは、Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａおよびＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂの出力から信号振幅を得るものである。また、ＡＧＣ１２ｄは、ＲＳＳＩ１２ｃで得られた信号振幅に応じて、高周波アンプ部３および可変利得アンプ部７の利得を制御するものである。また、ＣＤＭＡ復号部１２ｅは、Ｗ−ＣＤＭＡ等のＣＤＭＡ方式の信号を復号化するものである。また、ＴＤＭＡ復号部１２ｆは、ＧＳＭ等のＴＤＭＡ方式の信号を復号化するものである。また、受信機モード設定部１２ｇは、通信方式（ＣＤＭＡ方式またはＴＤＭＡ方式）に適応した設定を第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１に対して行い、高周波アンプ部３、切替スイッチ部１０およびＣＤＭＡ復号部１２ｅとＴＤＭＡ復号部１２ｆとを切り替えるスイッチに対して制御を行うものである。
【００２８】
次に、図１に示した受信機の信号の流れについて説明する。まず、アンテナ部１によって受信された無線信号を、高周波フィルタ部２において受信無線帯以外を減衰し、高周波アンプ部３で振幅を増幅し、第１の直交ミキサ部４においてＩ，Ｑ信号に変換する。次に、第１のチャネル選択フィルタ部６においてＩ，Ｑ信号に対して帯域を制限し、可変利得アンプ部７では予め設定された振幅に調整する。なお、可変利得アンプ部７でのオフセット電圧はＨＰＦで除去される。
【００２９】
次に、通信方式（ＣＤＭＡ方式またはＴＤＭＡ方式）に応じて、切替スイッチ部１０が切り替る。切替スイッチ部１０は、ＣＤＭＡ信号受信時は可変利得アンプ部７の出力信号を選択し、ＴＤＭＡ信号受信時は第２の直交ミキサ部８の出力信号を選択する。すなわち、ＣＤＭＡ方式では本実施形態の受信機がＺＩＦ（Zero IF）受信機モードに設定されるため、可変利得アンプ部７から出力されたＩ，Ｑ信号はベースバンド信号として第２のチャネル選択フィルタ部１１を介して復号化部１２に入力される。一方、ＴＤＭＡ方式では本実施形態の受信機がＬＩＦ（Low IF）受信機モードに設定されるため、ＩＦ（Interference Frequency）信号としての可変利得アンプ部７から出力されたＩ，Ｑ信号はＩＦ信号として第２の直交ミキサ部８に入力されてベースバンド信号に変換され、第２のチャネル選択フィルタ部１１を介して復号化部１２に入力される。なお、第２のチャネル選択フィルタ部１１は、第１のチャネル選択フィルタ部６で不足している減衰量を補う。
【００３０】
復号化部１２は、ベースバンド信号のＩ成分をＩ信号ＡＤコンバータ１２ａでデジタル変換し、Ｑ成分をＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂでデジタル変換する。次に、ＲＳＳＩ１２ｃにおいて各成分の振幅を算出し、ＡＧＣ１２ｄは、ＲＳＳＩ１２ｃの出力が予め設定された値になるよう高周波アンプ部３および可変利得アンプ部７の利得を制御する。また、Ｉ信号ＡＤコンバータ１２ａおよびＱ信号ＡＤコンバータ１２ｂでデジタル変換された信号は、指定された通信方式に従ってＣＤＭＡ復号部１２ｅまたはＴＤＭＡ復号部１２ｆで復号化される。
【００３１】
次に、ＬＩＦ受信機とＺＩＦ受信機の基本的な動作について、図２および図３を参照して説明する。図２は本実施形態の受信機のＬＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図であり、図３は本実施形態の受信機のＺＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図である。但し、これらの図において図１と重複する部分には同一の符号が付されている。
【００３２】
まず、図２を参照して、ＬＩＦ受信機モードの受信機における信号の流れについて説明する。まず、アンテナ１で受信した高周波信号を高周波フィルタ部２で受信無線帯域以外を減衰させ、高周波アンプ部３で増幅し、第１の直交ミキサ部４で受信信号周波数からチャネル間隔の１／２に相当する周波数だけ離調した（オフセットした）一対の直交した第１の局部発振部５の出力信号によりミキシングすることにより、直交したＩ，Ｑ成分のＩＦ信号を出力する。次に、第１のチャネル選択フィルタ部６で帯域制限し、可変利得アンプ部７で信号を増幅または減衰し、予め設定された振幅に調整する。切替スイッチ部１０は第２の直交ミキサ部８を選択しているため、可変利得アンプ部７の出力信号は第２の直交ミキサ部８に入力され、中間周波数とほぼ同じ周波数である一対の直交した第２の局部発振部９の出力とミキシングし、Ｉ，Ｑ成分のＩＦ信号をベースバンド信号に変換する。第２の直交ミキサ８から出力されたＩ，Ｑ成分のベースバンド信号は、切替スイッチ部１０を介して第２のチャネル選択フィルタ部１１に入力され、ここで帯域制限された後、復号化部１２に入力される。
【００３３】
次に、図３を参照してＺＩＦ受信機モードの受信機における信号の流れについて説明する。まず、アンテナ部１で受信した高周波信号を高周波フィルタ部２で受信無線帯域以外を減衰させ、高周波アンプ部３で増幅し、第１の直交ミキサ４で受信周波数とほぼ同じ周波数の一対の直交した第１の局部発振部５の出力信号によりミキシングすることにより、直交したＩ，Ｑ成分のベースバンド信号を出力する。次に、第１のチャネル選択フィルタ６で帯域制限し、可変利得アンプ部７で信号を増幅または減衰し、予め設定された振幅に調整する。切替スイッチ部１０は可変利得アンプ部７を選択しており、可変利得アンプ７の出力信号は切替スイッチ部１０を介してそのまま第２のチャネル選択フィルタ部１１に入力されるため、ここで帯域制限された後、復号化部１２に入力される。
【００３４】
以上説明したＬＩＦ受信機モードとＺＩＦ受信機モードとでは信号の流れが異なるが、図１〜図３に示したように、受信機の構成としては、アンテナ部１、高周波フィルタ部２、高周波アンプ部３、第１の直交ミキサ部４および可変利得アンプ部７は同じ機能ブロックであり、第１の局部発振部５、第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１は周波数関係が異なるだけで同じ機能ブロックにより実現される。要するに、構成上はＺＩＦ受信機モードに対しＬＩＦ受信機モードの受信機は、第２の直交ミキサ部８と第２の局部発振部９とが加わっただけである。
【００３５】
次に、ＺＩＦ受信機モードとＬＩＦ受信機モードの各受信機モードの使い分けについて、デジタル通信方式を例に具体的に説明する。現在使用されているデジタル通信方式はＴＤＭＡ方式とＣＤＭＡ方式とに大別される。従来技術でも説明したように、ＺＩＦ受信機はベースバンド部で生じるオフセット電圧を除去する必要がある。このオフセット電圧を除去する手段として最も容易な方法は、図２３に示したように、回路ブロック間を容量結合することであるが、この場合、ＨＰＦ特性を持つため受信感度特性に影響しないようカットオフ周波数を設定すると時定数が非常に長くなる。
【００３６】
ＴＤＭＡ方式の例として、ＧＳＭのフレーム構成の概略を図４に示す。ＧＳＭはＴＤＭＡ／ＦＤＤ方式であるため、ここでは同図に示す受信スロット１５ａについて説明する。通常、モニタスロットを受信し、これが指定するスロットのみを受信する。ＧＳＭでは、１フレームが４．６１５ｍ秒であり、１スロットが５７７μ秒であり、１フレームが８スロットで構成されるため、間欠受信動作１５ｂのように自局に必要なスロットのみを間欠的に受信動作することになる。間欠受信動作は、消費電流を低減するために不可欠な方法である。しかしながら、図２３に示した構成では、受信機を起動し受信可能となるバイアス電圧安定状態までに必要な時間は図２４に示した関係となるため、間欠受信動作に支障が生じる。したがって、ＺＩＦ受信機モードはＴＤＭＡ方式に適していない。
【００３７】
しかしながら、ＬＩＦ受信機モードにおいては、一旦１／２チャネル間隔に相当する中間周波数に変換されるため、オフセット電圧除去するＨＰＦを配置してもＺＩＦ受信機モードの場合と比較してカットオフ周波数を高く設定でき、起動時間を高速化しやすい。したがって、ＬＩＦ受信機モードはＴＤＭＡ方式に適している。
【００３８】
次に、ＣＤＭＡ方式の例として、Ｗ−ＣＤＭＡのフレーム構成の概略を図５に示す。Ｗ−ＣＤＭＡはＣＤＭＡ／ＦＤＤ方式であるため、ここでは同図に示す受信フレーム１６ａについて説明する。Ｗ−ＣＤＭＡでは、１フレームが１０ｍ秒であり、通信中は基本的に基地局から指定された伝送スピードで連続受信するため、受信動作１６ｂに示すように間欠受信は行わず、かつ、信号帯域が広い。したがって、回路ブロック間のオフセット除去に容量結合によるＨＰＦを用いてもカットオフ周波数をある程度高く設定することができるため、図２３に示すように、回路ブロック間を容量結合しても起動時間を短縮することができる。したがって、ＺＩＦ受信機モードはＣＤＭＡ方式に適している。
【００３９】
このように、ＣＤＭＡ方式ではＺＩＦ受信機モードに設定し、ＴＤＭＡ方式ではＬＩＦ受信機モードに設定することが適当である。
【００４０】
次に、ＺＩＦ受信機モードとＬＩＦ受信機モードとを切り替える際に設定を変更する必要のある第１の局部発振部５、第１のチャネル選択フィルタ部６、第２の直交ミキサ部８、第２の局部発振部９および第２のチャネル選択フィルタ部１１の各設定について説明する。ＬＩＦ受信機モードはＧＳＭを例に、ＺＩＦ受信機モードはＷ−ＣＤＭＡを例に具体的に説明する。
【００４１】
まず、ＬＩＦ受信機モードに切り替えた場合、すなわちＴＤＭＡ方式の受信について図２を参照して説明する。第１の局部発振部５の出力周波数は、受信周波数から１／２チャネル間隔離調した（オフセットした）周波数とする。第１のチャンネル選択フィルタ部６の具体的な例が「2000 IEEE Radio Frequency Integrated Circuit Symposium MOM3B-3 A LOW IF POLYPHASE Receiver for GSM using log domain signal processing」で発表されているように、隣接チャネル妨害信号を減衰させるため、第１のチャネル選択フィルタ部６の高域周波数のカットオフ周波数は１８０ｋＨｚ程度であり、低域側周波数は１０ｋＨｚ程度である。
【００４２】
また、第２の直交ミキサ部８は動作状態とし、切替スイッチ部１０は第２の直交ミキサ部８側を通過させるように設定されている。このとき、第２の局部発振部９の出力周波数は、１／２チャネル間隔離調周波数とほぼ同一の周波数である１００ｋＨｚとなり、ＧＳＭの基準信号として用いられる２６ＭＨｚの場合、図６に示すように２６０分周で得ることができる。なお、第２のチャネル選択フィルタ部１１は、第１のチャネル選択フィルタ部６で不足している減衰量を確保する。
【００４３】
一方、ＺＩＦ受信機モードに切り替えた場合、すなわちＣＤＭＡ方式の受信について図３を参照して説明する。第１の局部発振部５の出力周波数は受信周波数とほぼ同一に設定され、第２の直交ミキサ部８および第２の局部発振部９は動作を停止し、切替スイッチ部１０は可変利得アンプ部７の出力信号を通過させるように設定する。第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１の総合特性は、Ｗ−ＣＤＭＡの伝送スピードである３．８４Ｍｃｐｓのベースバンド信号を通過させ、かつ隣接チャネル信号帯域をろ波できる程度の広帯域ＬＰＦとなり、「2000 IEEE Radio Frequency Integrated Circuit Symposium MOM3B-2 Analog baseband IC for use in direct conversion WCDMA receiver.」に具体的な例が発表されており、そこでは約２ＭＨｚ程度である。ＨＰＦは受信特性に影響を与えない程度のカットオフ周波数２０ＫＨｚ程度のＨＰＦが適当とされている。
【００４４】
次に、ＬＩＦ受信機とＺＩＦ受信機を両立させるための各ブロックにおける特性切り替えについて具体的な例を示す。第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１をｇｍ−Ｃフィルタで構成することにより、簡単に周波数を可変することができる。通常、チャネル選択フィルタｎ（１，２，３…）はＬＰＦとＨＰＦとを組み合わせて構成する。ここでは、２次ＬＰＦと１次ＨＰＦを例に説明する。
【００４５】
まず、ＬＰＦの構成例として図７に２次バイカッドＬＰＦを示し、その伝達関数Ｈ（ｓ）と角周波数ωとＱとを以下に示す。なお、同図に示す２次バイカッドＬＰＦ（ｇｍ−Ｃフィルタ）は、ｇｍ1，ｇｍ2、Ｃ1およびＣ2から構成される。
【００４６】
【数１】
次に、フィルタを構成するｇｍアンプを図８に示し、ｇｍ値を以下に示す。なお、ｇｍアンプは電流源２５，２６と差動対２７とから構成される。下記式において、Ｖｔは熱電圧、Ｉｏはｇｍアンプの動作電流である。
【００４８】
【数２】
上記式の関係から、ＬＰＦのカットオフ周波数とＱ値は、図７に示したｇｍアンプ１のｇｍ1とｇｍアンプ２のｇｍ2とによって制御できることが判る。また、ｇｍはｇｍアンプの動作電流Ｉｏにより制御できることから、各ｇｍアンプの動作電流を制御することによってフィルタのカットオフ周波数とＱ値とを変えて、ＬＩＦ受信機モードおよびＺＩＦ受信機モードの各受信機モードに対して設定可能である。
【００５０】
また、周波数特性の設定は、ｇｍアンプの動作電流値を図９に示すＤＡコンバータによって可変とすることにより実現できる。同図に示すＤＡコンバータは、差動対トランジスタ２８と、可変電流電流源２９，３０，３３と、電流制御スイッチ３１と、制御信号のシリアル／パラレル変換部３２とによって構成される。また、各無線システムおよび各受信機モードの設定を固有の標準値として設定情報をＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路に設定しておき、必要に応じて読み出し、ＤＡコンバータを制御して設定を行う。このとき、可変電流電流源２９，３０，３３がＤＡコンバータとして機能する。
【００５１】
さらに、回路素子ばらつきによる周波数特性のばらつきが生じている場合は、図１０のフローチャートに示すように、工場での調整時にＧＳＭ，Ｗ−ＣＤＭＡそれぞれの受信状態でチャネル選択フィルタの周波数特性の予め設定された基準値から誤差を検出し、周波数特性を補正できるようにｇｍアンプの制御用の設定情報である各初期値を調整後の補正値を標準値に置き換えることによってフィルタの周波数ばらつきを吸収する。
【００５２】
次に、ＨＰＦの構成例として図１１に１次ＨＰＦを示し、その伝達関数Ｈ（ｓ）と角周波数ωとを示す。なお、同図に示す１次ＨＰＦはｇｍ3およびＣ3から構成される。
【００５３】
【数３】
上述した図７の２次バイカッドＬＰＦと同様に、ｇｍアンプを電流で制御することでカットオフ周波数を可変し、ＬＩＦ受信機モードとＺＩＦ受信機モードの双方に設定可能である。また、ＨＰＦもＬＰＦ同様に、各無線システムおよび受信機モードの設定を固有の標準値として設定情報をＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路に設定しておき、必要に応じ読み出し、ＤＡコンバータを制御して設定を行う。また、図１０のフローチャートに示す方法と同様に、周波数特性を補正できるようにｇｍアンプの制御用の設定情報である各初期値を調整後の補正値を標準値に置き換えることによってフィルタの周波数ばらつきを吸収する。なお、上記説明ではｇｍ−Ｃフィルタで説明したが、周波数特性を変更できれば如何なる構成であっても構わない。
【００５５】
次に、高周波アンプ部３の構成例について、図１２および図１３を参照して説明する。ＧＳＭ方式では現在９００ＭＨｚ帯および１．８ＧＨｚ帯が主に使われている。また、Ｗ−ＣＤＭＡ方式では２ＧＨｚ帯が主に用いられている。したがって、図１２に示すように、各周波数帯の高周波アンプ３ａ，３ｂ，３ｃを配置することによって対応できる。また、可変利得アンプとする場合は、９００ＭＨｚ帯の高周波アンプ３ａを例とすると、図１３に示すように、高周波アンプ３ｄおよび減衰器３ｅを付加して、高周波アンプ３ｆとバイアス制御スイッチ３ｇをバイアス制御３ｈで切り替えて使用することで実現できる。図１３では可変利得はステップ式の２値で説明したが、多値および連続可変式であっても良い。また、各周波数帯も同様の構成で良い。
【００５６】
次に、第１の局部発振部５について、図１４を参照して説明する。第１の発振器５ａは周波数シンセサイザであり、移相器５ｂは第１の２分周器５ｃと第２の２分周器５ｄとから構成される。なお、分周器はＥＣＬ型のＴ−ＦＦであり、２分周と同時に直交位相信号を出力する。
【００５７】
第１の発振器５ａは３．６ＧＨｚから４ＧＨｚ程度を出力できる場合、９００ＭＨｚ帯に関しては第１の発振器５ａの出力の３．６ＧＨｚを第１の分周器５ｃと第２の分周器５ｄで４分周すると共に直交位相出力５ｅを得る。１．８ＧＨｚ帯は、第１の発振器５ａの出力の３．６ＧＨｚを第１の分周器５ｃで２分周すると共に直交位相出力５ｆを得る。２ＧＨｚ帯も同様に、第１の発振器５ａの出力の４ＧＨｚを第１の分周器５ｃで２分周すると共に直交位相出力５ｆを得る。
【００５８】
次に、第１の直交ミキサ部４の周波数帯選択方法について、図１５および図１６を参照して説明する。周波数帯の選択は図１５で実現できる。高周波アンプ部３から入力される周波数は９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯であり、第１の局部発振部５も各受信周波数帯に対応した９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯である。高周波アンプ部３と第１の局部発振部５の出力を高周波スイッチ４ｃ，４ｄ，４ｅによって選択し、必要な周波数の設定を行う。
【００５９】
高周波スイッチ４ｃについて、図１６を参照して説明する。図１６は高周波スイッチ４ｃの一例を示す回路構成図である。第１のエミッタフォロワ４ｆ、第２のエミッタフォロワ４ｇおよび第３のエミッタフォロワ４ｈの各ベースバイアス電圧を選択スイッチ４ｉでオン／オフ制御することにより入力信号を切り替えることができる。入力信号の選択切り替えが可能であれば、差動アンプやダイオード等、どのような形式のスイッチであっても良い。なお、図１６に示した高周波スイッチ４ｃを２組の２値スイッチとして切り替えることで、第１の局部発振部５の信号を選択することができる。
【００６０】
次に、可変利得アンプ７について、図１７および図１８を参照して説明する。可変利得アンプ７は、電流源７ｃ，７ｄと、差動対７ｅと、可変差動対エミッタ抵抗７ｆと、負荷抵抗７ｇ，７ｈとから構成される。可変利得アンプ７の利得は、差動対トランジスタ７ｅと可変差動対エミッタ抵抗７ｆとによって決定される。また、差動対トランジスタ７ｅと可変差動対エミッタ抵抗７ｆで決まるｇｍと負荷抵抗との積で求められる。可変差動対エミッタ抵抗７ｆには複数のタップが設けられ、ＭＯＳＦＥＴ等によるスイッチを用いて抵抗値を増減させ利得を可変する。
【００６１】
図１８に示した可変利得アンプ７ｉ，７ｊのように複数段従属接続することで幅広い利得可変ができる。またシリアル−パラレル変換回路により利得可変アンプ利得を数ビットのシリアルデータ制御７ｋ，７ｌすることも可能である。また、無線システムや受信機モード（ＬＩＦ受信機モードまたはＺＩＦ受信機モード）により受信系に必要な利得が異なる場合は、可変利得アンプを用いて利得の標準値を設定する。各無線システムおよび受信機モードで固有の標準値となる設定情報をＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路に設定しておき、必要に応じ読み出し設定を行う。また、回路素子ばらつきによる利得ばらつきは、図１９のフローチャートに示すように、工場での調整時に利得の基準値からの誤差を検出し、利得を補正できるように可変利得アンプ制御用の設定情報に対して調整後の設定情報を標準値と置き換えを行うことで利得ばらつきを吸収できる。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態の受信機によれば、特別なオフセット電圧除去回路を備える必要なく、複数の通信方式（ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式）に適宜対応可能なマルチモードの受信機を提供することができる。
【００６３】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る受信機について、図２０〜図２２を参照して説明する。第１の実施形態では、ＺＩＦ受信機モードとＬＩＦ受信機モードとを併用することで第１の直交ミキサ部４、第１のチャネル選択フィルタ部６、可変利得アンプ部７等の信号系に生じるオフセット電圧をＨＰＦにより除去できるため、特別なオフセット電圧除去回路が必要ないことを説明した。しかしながら、デジタルベースバンド部とのインターフェースとなるアナログＩ，Ｑのベースバンド出力においては、ＬＩＦ受信機モードでは既に説明したように、オフセット電圧を除去するためのＨＰＦを配置できない。したがって、復号化部１２でオフセット電圧が許容できない場合はオフセット電圧除去回路を設けても良い。
【００６４】
図２０は、Ｉ，Ｑベースバンド信号の出力である第２のチャネル選択フィルタ部１１と復号化部１２のインターフェース部を表している。オフセット電圧除去回路の例を図２１および図２２のフローチャートを参照して説明する。Ｉ，Ｑのアナログベースバンド出力電位１１ｃ，１１ｄと基準電位１１ｅとを比較し、その差が最小となるようにＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１２ａ，１２ｂ、オフセット電圧調整部１２ｈ、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１２ｌ，１２ｍおよび加算器１１ｈ，１１ｉを用いて調整を行う。通常、この調整は工場で行われ、そのＤＡＣ制御値を設定情報としてＲＯＭやＲＡＭ等の記憶回路１２ｋに設定しておき、受信動作時に読み出して設定を行う。この結果、工場出荷時に調整するだけの簡易的なオフセット電圧除去だけで更に安定した受信特性が得られる。
【００６５】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る受信機について説明する。第１の実施形態で説明したように、第１のチャネル選択フィルタ部６および第２のチャネル選択フィルタ部１１の各周波数特性およびＱは可変することができる。したがって、任意の通信方式に対しても周波数特性とＱ値の設定が可能である。このため、受信可能な周波数帯であれば任意の通信方式に対応した受信機を構成することができる。
【００６６】
第１および第２の実施形態ではＷ−ＣＤＭＡとＧＳＭのマルチモード受信機について説明されているが、これら無線通信システムに限定するものではなく、アナログ通信方式のＡＭＰＳ等にも適用可能である。また、ＴＤＭＡ方式であってもＺＩＦ受信機モードで無線規格が満足できる通信システムであれば、ＺＩＦ受信機モードで使用しても構わない。さらに、ＣＤＭＡ方式であってもＬＩＦ受信機モードで無線規格が満足できる通信システムであれば、ＬＩＦ受信機モードで使用しても構わない。
【００６７】
また、図１に示した復号化部１２のＣＤＭＡ復号部１２ｅおよびＴＤＭＡ復号部１２ｆをモジュール化するか、ソフトウェアによって復号化可能な無線通信システムを変更可能とするか、または両者を併用した構成とすることにより、Ｗ−ＣＤＭＡからＩＳ９５への変更やＧＳＭからＰＨＳへの変更が可能となるため、多数の通信方式に対応した受信機を実現することができる。さらに、例えばＰＤＣとＧＳＭ等で国際ローミングに対応する場合、各無線通信システムの内、一方は不要となるため復号部のみを変更することで簡単に対応する通信方式を変更することができる。
【００６８】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係る受信機ついて説明する。第１、第２および第３の実施形態では、マルチモード受信機について説明されているが、ＴＤＭＡ方式またはＣＤＭＡ方式を用いたシングルモードの受信機においては、ＬＩＦ受信機モードまたはＺＩＦ受信機モードに固定し使用することにより、これまで無線通信システム毎に専用の集積回路で受信機が構成されていたが、同一の集積回路で様々な無線通信システムの受信機を構成することができる。
【００６９】
なお、第１〜第４の実施形態では受信機について説明したが、当該受信機と送信機とを組み合わせて通信端末としても良い。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の受信機および通信端末によれば、特別なオフセット電圧除去回路を備える必要なく、複数の通信方式（ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式）に適宜対応可能なマルチモードの受信機および通信端末を提供することができる。また、同一の構成でいずれか一方の通信方式に対応した受信機および通信端末を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る受信機を示す構成図
【図２】第１の実施形態の受信機のＬＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図
【図３】第１の実施形態の受信機のＺＩＦ受信機モードにおける構成を示す構成図
【図４】ＧＳＭ（ＴＤＭＡ方式）のフレーム構成の概略を説明する説明図
【図５】Ｗ−ＣＤＭＡ（ＣＤＭＡ方式）のフレーム構成の概略を説明する説明図
【図６】第２の局部発振部を示す構成図
【図７】２次バイカッドＬＰＦの構成図
【図８】ｇｍアンプの構成図
【図９】ＤＡコンバータの構成図
【図１０】周波数特性ばらつきの調整を説明するフローチャート
【図１１】１次ＨＰＦの構成図
【図１２】高周波アンプ部の構成図
【図１３】可変利得可能な高周波アンプ部の構成図
【図１４】第１の局部発信部の構成図
【図１５】第１の直交ミキサ部の構成図
【図１６】高周波スイッチの構成図
【図１７】可変利得アンプ部の構成図
【図１８】複数段従属接続した可変利得アンプ部の構成図
【図１９】利得ばらつきの調整を説明するフローチャート
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る受信機の要部を示す構成図
【図２１】オフセット電圧除去回路の構成図
【図２２】オフセット電圧の調整を説明するフローチャート
【図２３】従来のＺＩＦ受信機の構成図
【図２４】従来のＺＩＦ受信機の起動におけるバイアス電圧の変動を示す説明図
【図２５】オフセット電圧除去回路の一例を示す構成図
【図２６】従来のＬＩＦ受信機の構成図
【図２７】従来のＬＩＦ受信機における中間周波数の設定例を説明する説明図
【符号の説明】
１ アンテナ部
１ａ，１ｂ，１ｃ アンテナ
２ 高周波フィルタ部
２ａ，２ｂ，２ｃ 高周波フィルタ
３ 高周波アンプ部
４ 第１の直交ミキサ部
４ａ 第１のＩ信号ミキサ
４ｂ 第１のＱ信号ミキサ
５ 第１の局部発振部
５ａ 第１の発振器
５ｂ 第１の９０度移相器
６ 第１のチャネル選択フィルタ部
６ａ 第１のＩ信号チャネル選択フィルタ
６ｂ 第１のＱ信号チャネル選択フィルタ
７ 可変利得アンプ部
７ａ Ｉ信号可変利得アンプ
７ｂ Ｑ信号可変利得アンプ
８ 第２の直交ミキサ部
８ａ〜８ｄ ミキサ
８ｅ 加算器
８ｆ 減算器
９ 第２の局部発振部
９ａ 第２の発振器
９ｂ 第２の９０度移相器
１０ 切替スイッチ部
１０ａ Ｉ信号切替スイッチ
１０ｂ Ｑ信号切替スイッチ
１１ 第２のチャネル選択フィルタ部
１１ａ 第２のＩ信号チャネル選択フィルタ
１１ｂ 第２のＱ信号チャネル選択フィルタ
１１ｈ，１１ｉ 加算器
１２ 復号部
１２ａ Ｉ信号ＡＤコンバータ
１２ｂ Ｑ信号ＡＤコンバータ
１２ｃ ＲＳＳＩ
１２ｄ ＡＧＣ
１２ｅ ＣＤＭＡ復号部
１２ｆ ＴＤＭＡ復号部
１２ｇ 受信機モード設定部
１２ｈ オフセット電圧調整部
１２ｋ 記憶回路
１２ｌ，１２ｍ ＤＡコンバータ
Claims (5)
- ＴＤＭＡ方式およびＣＤＭＡ方式双方の通信方式に対応する受信機であって、
所定周波数の信号によって受信信号を直交変換する第１の直交ミキサ部と、
直交変換された信号を復号化する復号化部と、
通信方式がＴＤＭＡ方式のときとＣＤＭＡ方式のときとで、前記第１の直交ミキサ部から前記復号化部までの信号経路を切り替える切替スイッチ部と、
第１の直交ミキサ部で直交変換された信号を直交変換する第２の直交ミキサ部と、を備え、
通信方式がＴＤＭＡ方式のとき、前記第１の直交ミキサ部は、受信信号に対してオフセットされた周波数の信号で前記受信信号を直交変換し、前記切替スイッチ部は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号が前記第２の直交ミキサ部を介して前記復号化部に入力される信号経路を選択し、
通信方式がＣＤＭＡ方式のとき、前記第１の直交ミキサ部は、受信信号と同じ周波数の信号で前記受信信号を直交変換し、前記切替スイッチ部は、前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号が前記第２の直交ミキサ部を介さず前記復号化部に入力される信号経路を選択することを特徴とする受信機。 - 前記復号化部は、ＴＤＭＡ方式の信号を復号化するＴＤＭＡ復号部と、ＣＤＭＡ方式の信号を復号化するＣＤＭＡ復号部と、を有し、
通信方式がＴＤＭＡ方式のときは前記ＴＤＭＡ復号部を用いて復号化し、ＣＤＭＡ方式のときは前記ＣＤＭＡ復号部を用いて復号化することを特徴とする請求項１記載の受信機。 - 前記第１の直交ミキサ部で直交変換された信号を帯域制限する第１のフィルタ部と、
前記第１のフィルタ部で帯域制限された前記第１の直交ミキサ部または前記第２の直交ミキサ部で直交変換された信号を帯域制限する第２のフィルタ部と、
通信方式に応じて、前記第１のフィルタ部および前記第２のフィルタ部の設定を変更するフィルタ設定変更部と、
受信信号を増幅する高周波アンプ部と、
前記第１のフィルタ部で帯域制限された信号を所定の振幅レベルに調整する可変利得アンプ部と、
前記復号化部に入力された信号の振幅に応じて、前記可変利得アンプ部の利得または前記高周波アンプ部および前記可変利得アンプ部の利得を変更する利得変更部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の受信機。 - 前記第１のフィルタ部および前記第２のフィルタ部の設定は、各フィルタ部の周波数特性およびＱ値であることを特徴とする請求項３記載の受信機。
- 請求項１、２、３または４記載の受信機を備えたことを特徴とする通信端末。
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