JPH08251043A - 無線装置の受信機において外乱を濾波して除去する方法及び回路 - Google Patents
無線装置の受信機において外乱を濾波して除去する方法及び回路Info
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Abstract
去することを目的とする。 【解決手段】 本発明では、無線電話システムにおいて
動作する無線装置の受信チャネルの近くの1つ以上の転
送チャネルの信号又は搬送波の強度を、例えばMAHO
測定で測定する。その測定結果を使って、転送チャネル
に起因する受信チャネルに対する外乱を計算し、得られ
た結果に基づいて、例えば通過帯域の幅又はスロープを
変化させることによって、受信機に含まれるフィルター
の周波数応答を調整する。
Description
に使われる無線受信装置において、外乱を濾波して除去
する方法及び回路に関する。このシステムでは、無線装
置と基地局との間の情報の転送は、無線電話システムに
属する基地局に対して割り当てられる転送チャネルを介
して行われる。また、このシステムでは無線装置の受信
機で行われる測定を利用して、基地局に割り当てられる
転送チャネルでの信号レベルを判定することができる。
ルは、普通は、隣接する転送チャネルの中間周波数相互
間に、標準的距離を置くようにされている。転送チャネ
ルの数は、無線電話システムに指定されている周波数範
囲の全幅と、転送チャネルの帯域幅とに依存する。無線
電話システムは、なるべく多くの転送チャネルを持つよ
うに設計される。そのために、従来技術の無線装置を使
うときには、互いに近い転送チャネルで転送されつつあ
る情報同士が互いに妨害し合うということが起こり得
る。そういう妨害ないし外乱は、呼を切断する原因とも
なり得る。
する転送チャネルを使わないように、1つの基地局が使
用する転送チャネルの数を制限することによって外乱を
除去することができる。しかしこの方式の欠点は、基地
局がシステム全体の情報転送容量の一部しか使えないこ
とである。
するフィルターを、即ち、その通過周波数帯域の外側で
減衰が急に増大するようなフィルターを使うことによっ
ても、外乱を除去することができる。急峻なスロープを
有するフィルターは、例えば、その位相応答が通過帯域
の全体にわたって均一ではないために、信号の歪みを生
じさせる。位相応答が変化するので、周波数の異なる信
号成分同士の間に遅れが生じて、転送チャネルに沿って
転送されている文字同士の間に符号間干渉(ISI)を
引き起こす。急峻なスロープを有するフィルターは、無
外乱条件下では不要であり、そのようなフィルターによ
り生じるエラーを不必要に大きくする。急峻なスロープ
を有するフィルターの通過帯域と一致する本質的に均一
な通過帯域を有するフィルターを、急峻なスロープを有
するフィルターの出力に設けて、その位相応答を補正す
ることができる。デジタル信号処理装置において位相応
答を補正するフィルターを実現するには広範な計算能力
が必要であり、実現するのは難しい。更に、位相応答は
フィルター毎に異なることがあり、また温度の変動に伴
って変化する。
線は、転送チャネルの帯域幅に対応する通過帯域幅を有
するフィルターの周波数応答を簡単化して示している。
このフィルターは以後は広通過帯域フィルターと呼ばれ
る。同図の実線は、その通過帯域幅が転送チャネルの帯
域幅より狭いフィルターの周波数応答を示す。このフィ
ルターは以後は狭通過帯域フィルターと呼ばれる。ま
た、図1の灰色領域は、隣り合う3つの転送チャネルc
h(n−1),ch(n),ch(n+1)の分布を簡
単化して示す。図1から、隣のチャネルの信号が受信チ
ャネルの信号に及ぼす影響の強さに対してフィルターの
周波数応答がどんなに大きな影響を及ぼすかが分かる。
広通過帯域フィルターの周波数帯域と隣の転送チャネル
の信号の周波数帯域とは明らかに重なり合っており、外
乱が受信チャネルに出現する確率を増大させている。狭
通過帯域フィルターが使われるときには、受信されてい
る信号に対する隣の転送チャネルの信号の効果は非常に
小さくて、受信されている信号の外乱レベルを低下させ
るとともにビット誤り率(BER)を顕著に改善する。
ために使われる転送チャネルは、例えば転送チャネルの
品質に応じて、転送中に頻繁に切り替えられてもよい。
転送チャネルの品質の定義は、普通は、無線装置が実行
する測定に基づいていて、その結果は基地局に送られて
解析される。無線装置による測定は基地局の制御下で行
われるのが最も適当である。この測定の対象は、情報転
送に使われている受信チャネルであるか、又は無線電話
システムの他の基地局が使っている転送チャネル等の他
の転送チャネルである。基地局は、その測定の解析の結
果に基づいて受信チャネルの品質を判定する。その測定
では、信号の強さ又は搬送波周波数の強さを測定するこ
とができる。品質を判定するために、基地局は測定結果
を使ってそのチャネルの信号対雑音比を計算するが、そ
れを例えば所定の基準値と比較することができる。もし
その信号対雑音比がその基準値より低ければ、基地局
は、より高い信号対雑音比を有する転送チャネルへその
呼を切り替えようと試みる。
ネルのビット誤り率(BER)を計算し或いは無線電話
にその計算を実行させて受信チャネルの品質を判定し、
次にチャネルを切り替える必要があるか否か判定するこ
ともできる。付近にある他の基地局が接続の品質を判定
することもできる。
ムでは、上記の測定が実行される期間は測定期間と呼ば
れる。フレーム中に数個の測定期間が存在してもよい。
それらの測定期間中に基地局は数個の異なるチャネルの
RSSI(ReceivedSignal Stren
gth Indicator:受信信号強度インジケー
タ)を測定するように移動機に命じることができる。測
定の結果は、チャネルを切り替える決定を行うのに使わ
れる。RX期間後、TX期間の始まる前に、アイドル
(IDLE)期間中にRSSI測定を行うことができ
る。測定されているチャネルの近くの強い信号が測定結
果を歪ませることがあるので、測定の結果は必ずしも信
頼できるものではなく、そのような場合には基地局は受
信チャネルの品質に関して間違った判定を行うことにな
る。
divided channelling)方式の無線
電話システムのフレームの単純な構造を示す。フレーム
は、少なくとも1つの受信期間RXと少なくとも1つの
送信期間TXとから成っている。フレームは1つ以上の
測定期間M1を含むこともできる。フレームは接続中規
則的に反復される。受信期間RX中に、無線電話は基地
局から信号を受け取る。送信期間TX中は無線電話は信
号を基地局へ送る。無線電話は、測定期間M1を使っ
て、例えば異なるチャネルの信号強度を測定することが
できる。その測定は基地局により制御される。例えば、
USDMRシステムで指定されているMAHO(Mob
ile Assisted Hand Off)測定
は、このようにして機能する。この測定は北米DAMP
S通信網で応用されている。
かなスロープを有するフィルターを使うときに受信チャ
ネルの隣のチャネルにより引き起こされる外乱と、急峻
なスロープを有するフィルターにより引き起こされる位
相歪みとに関連する前述した欠点を解消することであ
る。本発明の他の目的は、システムの情報転送容量をな
るべく効率よく活用するようになっている無線電話シス
テムを作ることである。本発明の他の目的は、従来技術
において転送チャネルの品質を判定するために使われる
測定結果の信頼性を改善することである。これらの目的
を達成するために、本発明は請求項1及び13の各特徴
部に提示されている特徴を有する。
間受信機を、測定されている転送チャネルに、最も適切
には受信チャネルの隣の転送チャネルに、設定し、測定
されている転送チャネルの信号又は搬送波の強度を測定
するという思想に基づいている。そのとき受信機のデジ
タル信号処理装置は、その測定結果を使って、測定され
た転送チャネルにより受信チャネルに対して引き起こさ
れた外乱を計算し、その計算結果に基づいて、例えば通
過帯域の幅又はスロープを変更することにより、受信機
のフィルターの中の1つのフィルターの周波数応答を調
整する。
をなすデジタル基本周波数(base frequen
cy)フィルターで行われるのが最も有利であり、その
ときその調整は該デジタルフィルターのフィルター方程
式の係数を修正することにより行われる。
MAHO測定に使用される既存の装置で行われる。その
場合、測定期間M1の前又はその直後にその測定を行う
のが最も有利である。
本発明を詳細に説明する。
れる方法の有利な実施例の、信号強度が測定されるとき
の動作を示すために簡単なフローチャートを採用してい
る。この実施例はフィルターの帯域幅を階段状に調整す
るので、下記の3つの異なる帯域幅設定値を利用でき
る: − 即ち、この実施例に使われる帯域幅のうちの最も狭
い帯域幅を有するフィルターに対応する第1設定値W1
と、 − この実施例の通常の帯域幅に対応する第2設定値W
2と、 − この実施例に使われる帯域幅のうちの最も広い帯域
幅を有するフィルターに対応する第3設定値W3であ
る。
第2設定値W2に設定される。
ビット誤り率の各平均値が計算される: − 即ち、ビット誤り率の第1の平均値BER1は、フ
ィルターの帯域幅が第1設定値W1に設定されていると
きの受信機のビット誤り率の平均値を指す。 − ビット誤り率の第2平均値BER2は、フィルター
の帯域幅が第2設定値W2に設定されているときの受信
機のビット誤り率の平均値を指す。
ル信号の平均強度RSSI(Tch)と近くの(最も適
切には隣の)転送チャネルの信号の平均強度RSSI
(Nch)とが計算される。前に計算されてメモリーに
格納されている平均値と、最新の測定結果とがこの計算
において考慮される。実用上は、隣の転送チャネルの信
号の強度の測定は、受信チャネルの信号の強度の測定よ
りかなりまれに行われるだけでよい。ステップ2におい
て、調整可能なフィルターの帯域幅設定値が解析され
る。調整可能なフィルターの帯域幅が第1設定値W1に
設定されれば、ステップ3でビット誤り率BER1の第
1平均値が計算される。フィルターの帯域幅が第1設定
値W1以外の設定値に設定されれば、ステップ4でビッ
ト誤り率の第2平均値BER2が計算される。
RSSI(Nch)が、受信チャネル信号の平均強度R
SSI(Tch)と比較される(ステップ5)。もし隣
の転送チャネルの平均強度RSSI(Nch)と受信チ
ャネルの平均強度RSSI(Tch)との差が所定の臨
界値Aより大きければ、フィルターの帯域幅は第1設定
値W1に設定される(ステップ6)。臨界値Aは、フィ
ルターの構造に依存し、実験により決定される。臨界値
Aは、固定されてもよいし、例えば計算されたビット誤
り率BER1,BER2に基づいて動作中に修正可能で
あってもよい。
ch)と受信チャネルの平均強度RSSI(Tch)と
の差が臨界値Aより小さいか又は等しいならば、フィル
ターの帯域幅はステップ7で第2設定値W2に設定さ
れ、第2平均ビット誤り率BER2が計算される。その
後、受信チャネルの平均強度RSSI(Tch)が第2
臨界値Bより大きいか否か、解析が行われる(ステップ
8)。もし受信チャネルの平均強度RSSI(Tch)
が第2臨界値Bより大きければ、フィルターの帯域幅は
ステップ9で第3設定値W3に設定される。もし受信チ
ャネルの平均強度RSSI(Tch)が臨界値Bより小
さいか又は等しければ、帯域幅へ変更されない。
第2のビット誤り率BER1,BER2の各平均値が比
較される。もし第2ビット誤り率BER2の平均値の方
が第1ビット誤り率BER1の平均値より小さいようで
あれば、フィルターの帯域幅は第2設定値W2に設定さ
れる(ステップ11)。
2平均値BER2を上記のように計算するのは有益であ
るけれども、これらを別の時に計算することもできる。
ここに、ステップ10で比較が行われる前にそれらを計
算することが重要である。
強度の代わりに搬送波の強度を測定することによって、
図3のフローチャートに従って適用することもできる。
帯域幅設定値だけを使って適用することもでき、その場
合には手順は図3のフローチャートのステップ1〜6の
通りとなる。
行は1回だけに限定されるのではなくて、実際の適用に
当たってはその手順は適当な間隔を置いて、本方法に付
随する各測定の後などに繰り返して行われる。
しており、これに本発明を適用することができる。この
受信機は普通の受信機であってもよく、1つ以上の中間
周波数段を持つことができるし、また直接変換(dir
ect conversion)形受信機であってもよ
い。該受信機の高周波数段21及び中間周波数段22の
通過帯域幅は固定されている。本発明において記述され
る調整は、デジタル信号処理装置(DSP)23のデジ
タル基本周波数フィルターで実施される。測定中、デジ
タル信号処理装置23は、第1局部発振器の周波数f
LO1 を修正することによって、受信機を、測定されてい
る転送チャネルの周波数に設定する。測定された信号か
ら形成される基本周波数信号fBBは、第2ミクサ24か
ら出力され、アナログ基本周波数フィルター25を介し
てAD変換器(ADC)26に入力される。アナログ基
本周波数フィルター25の通過帯域幅も固定されてい
る。基本周波数信号はAD変換器26でサンプリングさ
れてデジタル形式に変換され、その変換された信号RX
DATAはデジタル信号処理装置23に入力されて解析
され処理されることができる。デジタル信号処理装置2
3は、変換された信号RXDATAから得られたサンプ
ルに基づいて、測定された転送チャネル信号の強度RS
SI(Tch),RSSI(Nch)を計算し、その計
算の結果を、先に格納されていた少なくとも1つの基準
値A,Bと比較する。その比較の結果として、デジタル
信号処理装置23は、現在の又は次の受信期間RXにつ
いてデジタル基本周波数フィルターのために新しい濾波
係数を生成する。デジタル信号処理装置23は、デジタ
ル信号処理装置で構成するのが最も有利であるが、AS
IC素子や一般的なマイクロコントローラを使うことも
できる。無線装置の機能を制御するプログラムコード
は、予めデジタル信号処理装置23に組み込まれる。そ
のプログラムコードは、本発明において記述される方法
を実施するのに必要な機能も含む。
実施例を示す。動作は、主要部に関しては図4に示され
ている適用例の場合と同じである。主な差異は、調整の
対象がアナログ基本周波数フィルター25であるという
点にあり、これはアナログ素子からなっている。アナロ
グ基本周波数フィルター25の周波数応答を調整するた
めに、デジタル信号処理装置23は制御電圧UBBを変更
する。制御電圧UBBが低いときには、アナログスイッチ
SW1は開いており、フィルターコイデンサC F1だけが
フィルター回路中にある。制御電圧がアナログスイッチ
SW1のスイッチング電圧より高くなると、アナログス
イッチSW1は第2のフィルターコンデンサCF2をフィ
ルター回路に接続する。スイッチング可能なコンデンサ
は2個以上あってもよい。外部クロック信号により制御
されるスイッチドキャパシタ素子(SC)を使ってこの
調整を実現することもできる。その場合には、そのクロ
ック信号の周波数を変化させることによって調整を実行
するのが有利である。
中間周波数フィルター27の信号から信号レベルRSS
I(Tch),RSSI(Nch)を定めることによっ
て本発明の方法を有利に適用することもできる。中間周
波数フィルターの出力における中間周波数信号fIFは、
AD変換器(ADC)26に入力されてサンプリングさ
れデジタル形式に変換される。変換された信号RXDA
TAは、このAD変換器26からデジタル信号処理装置
23に入力され、このデジタル信号処理装置はその変換
された信号を使って、中間周波数フィルターを調整する
ための制御電圧UIFを作る。例えば容量性ダイオードで
この調整を有利に実現することができる。容量性ダイオ
ードのキャパシタンスは制御電圧の変化に伴って変化
し、それに対応して中間周波数フィルターの周波数応答
を変化させる。
用例を示しており、この場合には信号レベルRSSI
(Tch),RSSI(Nch)は第2中間周波数フィ
ルター29の信号から決定される。この適用例は、2つ
の中間周波数(fIF,fIF2 )を使う点において図6の
適用例と異なる。第2の濾波された中間周波数信号fIF
3 は、第2中間周波数フィルター29の出力からAD変
換器(ADC)26に入力されてサンプリングされデジ
タル形式に変換される。変換された信号RXDATAは
そのAD変換器26からデジタル信号処理装置23に入
力され、このデジタル信号処理装置はその変換された信
号を使って第2中間周波数フィルター29を調整するた
めの制御電圧UIFを作る。
収容されるフィルターの周波数応答を調整するための基
礎となる測定は、受信期間RXと送信期間TXとの間
に、場合によっては測定期間M1中に、実行されるのが
最も適切である。或る適用例では、測定を行うのに最も
有利なときは、受信期間RXの前又はその直後であり、
そのときに受信チャネルの隣の転送チャネルの信号の強
度を測定する。所要の周波数変化がなるべく小さいの
で、このようにすれば局部発振器fLO1 の周波数が平衡
状態に達するのに必要な時間が最小限となる。
て顕著な改善を与える。本発明に従って受信機のフィル
ターの周波数応答を変化させることにより、転送チャネ
ルに使用させるために割合に狭い周波数範囲を留保して
いる無線電話通信網において、無線装置が実行する測定
の信頼性も向上する。更に、この無線装置の受信機は、
従来技術の無線装置の受信機に比べて、外乱のある通信
網での通常の受信時にも良好に機能する。本発明におい
て記述される方法を使用する無線装置を使うことによ
り、互いに近くに位置する基地局が利用できるチャネル
の数が従来技術の無線装置を使用する場合よりも多くな
るので、無線電話システムの情報転送容量を増大させる
ことができる。そのため、無線電話システムの利用度が
改善され、無線電話システムのユーザー側のコストが低
下する。
わせることによって本発明を使用し得ることは明らかで
ある。例えば、中間周波数フィルター27と基本周波数
フィルター25との両方で調整を行うことができる。調
整可能なフィルターの周波数応答の変化が帯域幅及びス
ロープの両方に影響を与えるようにすることによって調
整を実現することもできる。
ルターの帯域幅又はスロープを調整するために本発明を
適用することもできる。しかし、高周波装置において充
分に狭い帯域幅と急峻なスロープとを有するフィルター
を実現することは、従来の技術では極めて困難である。
テムに本発明を適用するのが最も有利であるけれども、
周波数分割多元接続方式のシステムに本発明を使用する
ことも可能であり、その場合には、情報を転送するため
に使われる転送チャネル信号の強度から測定を行い、必
要な補正を実験的に行うのが最も有利である。
e division)システムに適用することも可能
であるけれども、情報を転送するために使われる転送チ
ャネルが周波数の跳び(frequency hopp
ing)に起因して、接続中に非常に迅速に変化し、調
整のために必要な計算を実行するために非常に強力なデ
ジタル信号処理装置とシンセサイザ及びハードウェアの
ための非常に短い整定時間とを一般に必要とするので、
それを従来の技術で実現するのは簡単なことではないで
あろう。
を適用することも可能であり、その場合には、受信チャ
ネルの近くの転送チャネルの信号レベルを測定し、その
測定結果を使って、フィルターの周波数応答を調整する
コントロールを行うことにより、受信機のフィルターの
周波数応答を有利に調整することができる。基地局の無
線装置の受信機に収容されるデジタル信号処理装置等の
装置により上記の諸ステップを実行するのが最も適切で
ある。
の減衰に対する従来技術の広帯域幅フィルター及び狭帯
域幅フィルターの効果を振幅/周波数座標上に示す図で
ある。
イミングチャートを示す図である。
動原理のフローチャートである。
の方法の実施例のブロック図である。
の方法の実施例のブロック図である。
実施例のブロック図である。
実施例(低域中間周波数フィルターの後にインジケータ
も含む)のブロック図である。
Claims (15)
- 【請求項1】 基地局が割り当てた受信チャネルを介し
て無線装置と基地局との間で情報が転送され、基地局が
割り当てた転送チャネルの信号レベルが無線装置の受信
機において測定により判定されるようになっている無線
電話システムにおける、無線装置の受信機で外乱を濾波
して除去する方法であって、 該受信チャネルの近くの少なくとも1つの転送チャネル
の信号レベルの測定結果を使って行われるコントロール
により、該受信機内に収容される少なくとも1つのフィ
ルターの周波数応答を調整することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記の受信チャネルの近くの転送チャネ
ルは、該受信チャネルの隣の転送チャネルであることを
特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 信号の強度が前記の測定で判定されるこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 搬送波の強度が前記の測定で判定される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記コントロールは、少なくとも、 前記受信チャネルの信号レベル(RSSI(Tch))
の平均値を計算し、 該受信チャネルに近い転送チャネルの信号レベル(RS
SI(Nch))の平均値を計算し、 もし該受信チャネルに近いチャネルの信号レベル(RS
SI(Nch))の平均値と該受信チャネルの信号レベ
ル(RSSI(Tch))の平均値との差が所定の第1
臨界値(A)より大きければ、調整可能なフィルターの
帯域幅を第1設定値(W1)に設定し、 もし該受信チャネルに近いチャネルの信号レベル(RS
SI(Nch))の平均値と該受信チャネルの信号レベ
ル(RSSI(Tch))の平均値との差が所定の第1
臨界値(A)より小さいか又は等しければ、前記調整可
能なフィルターの帯域幅を第2設定値(W2)に設定す
るステップを含むことを特徴とする請求項1,3又は4
のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記コントロールは、少なくとも、 もし前記調整可能なフィルターの帯域幅が前記第1設定
値(W1)に等しければ第1平均ビット誤り率(BER
1)を計算し、 もし該調整可能なフィルターの帯域幅が前記第2設定値
(W2)に等しければ、第2平均ビット誤り率(BER
2)を計算し、 もし該第2平均ビット誤り率(BER2)が該第1平均
ビット誤り率(BER1)より小さければ、該調整可能
なフィルターの帯域幅を該第2設定値(W2)に設定す
るステップを更に含むことを特徴とする請求項5に記載
の方法。 - 【請求項7】 フィルター方程式の係数を変化させるこ
とによって、デジタルフィルターの周波数応答を調整す
ることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 アナログフィルターの周波数応答を、該
アナログフィルターのキャパシタンスを変化させること
によって調整することを特徴とする請求項1に記載の方
法。 - 【請求項9】 前記調整可能なフィルターは、基本周波
数フィルター又は中間周波数フィルターであることを特
徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項10】 前記無線電話システムが、時分割多元
接続(TDMA)方式に基づくことを特徴とする請求項
1に記載の方法。 - 【請求項11】 前記測定は、受信期間(RX)と送信
期間(TX)との間に行われることを特徴とする請求項
10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記測定は、測定期間(M1)中に行
われることを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 基地局が割り当てた受信チャネルを介
して無線装置と基地局との間で情報が転送され、基地局
が割り当てた転送チャネルの信号レベルが無線装置の受
信機において判定されるようになっている無線電話シス
テムにおける、無線装置の受信機で外乱を濾波して除去
する回路であって、 該無線装置は、該受信機に収容される少なくとも1つの
フィルターの周波数応答を調整するための手段と、その
調整可能なフィルターのコントロールを行うための装置
とを含むことを特徴とする回路。 - 【請求項14】 前記コントロールを行うための手段
は、少なくとも部分的にデジタル信号処理装置(23)
により形成されていることを特徴とする請求項13に記
載の回路。 - 【請求項15】 前記調整可能なフィルターは、少なく
とも部分的に、前記無線装置に含まれるデジタル信号処
理装置(23)により実現されることを特徴とする請求
項13又は14に記載の回路。
Applications Claiming Priority (2)
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FI950106 | 1995-01-10 |
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EP (1) | EP0722226A1 (ja) |
JP (1) | JP3241989B2 (ja) |
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