JP3204224B2 - Dcオフセットのキャンセルとキャリア検出しきい値測定機能を備えた受信機とその制御方法 - Google Patents
Dcオフセットのキャンセルとキャリア検出しきい値測定機能を備えた受信機とその制御方法Info
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Description
(TDMA)方式の無線通信システムに関し、特にデジ
タル無線受信機の入力信号のDCオフセットをキャンセ
ルすると共にキャリア検出しきい値測定の機能を備えた
受信機とその制御方法に関する。
方式には、ノイズや温度ドリフト等によってアナログ回
路内部で発生するDCオフセットによって受信した信号
の受信特性の劣化を抑えるために、例えば、特開平8−
242262号公報には、アナログ回路にDC補正回路
を設けて、更に不要な受信波やノイズを防ぐためのスイ
ッチを設けて受信信号が来る前でDC分をキャンセルし
ていた。
2号公報に有るように、アナログ回路とデジタル回路に
DCオフセット除去回路を設けていた。上記の他にも、
バースト受信中にDCオフセットをキャンセルする例と
して、例えば特公平6−36504号公報に開示されて
いるような、アナログ回路のコンデンサによりDC分を
キャンセルするものも提案されている。
は、バースト信号の先頭にトレーニング系列を設けて、
この区間で、DCオフセットをキャンセルする例が開示
されている。一方、キャリア検出方式としては、アナロ
グ回路内のログアンプ出力をA/D変換することで得ら
れる受信電界レベル(RSSI:Received signal stre
ngthindicator)を予め設定されたしきい値と比較し、
RSSIがしきい値を越えている場合、キャリア検出信
号を出力し、受信信号のトリガとして用いるものも知ら
れている。
されていると、他のシステムからの干渉波や受信ノイズ
等により、キャリア検出信号が誤って検出されてしま
い、無駄な電力を消費したり、本来受信しなくてはなら
ない受信信号を逃してしまうという問題があった。また
逆に、予め設定したしきい値が高めに設定されている
と、RSSIの低い受信信号を受けることが出来なくな
り受信エリアを狭めていた。
信号前にDCオフセットを検出する方法においてRFア
ナログ回路のスイッチによって、不要な受信波やノイズ
を防いでアナログ回路で発生するDCオフセットを検出
する方法では、十分に防ぐことができない。その理由
は、スイッチでは、不要な受信波やノイズを十分に遮断
する事ができず回り込みにより正確なDCオフセットを
検出することができない。
セット除去機能を設ける方法では、アナログ回路が複雑
となり、また、消費電力の増大を招く。その理由は、ア
ナログ処理によるDCオフセット回路では、部品点数が
おおくなる。第3の問題点は、アナログ回路とデジタル
回路の双方にDCオフセット除去機能を設ける方法で
は、小型・軽量な受信機を構成することができない。
雑となる。第4の問題点は、受信バースト中のデジタル
回路でDCオフセットをキャンセルする方法では、伝送
効率が低下する。その理由は、DCオフセットをキャン
セルするための余分なトレーニングビットをバースト信
号の先頭に付加しなければならず、本来のデータ以外の
オーバーヘッドが増える。
を用いたキャリア検出では、キャリアの誤検出や受信エ
リアを狭めていた。また、使用環境に合わせてしきい値
を設定することは困難であった。その理由は、しきい値
が固定されているために、外部ノイズや不要電波の影響
でキャリアを誤検出したり、キャリアの誤検出のマージ
ンをとるために高め目にしきい値を設定して不必要に受
信エリアを狭めていた。
値を適応的に変化させるキャリア検出方式の場合、その
しきい値を測定する時は、DCオフセット検出を行う時
のアナログ回路内に有するミキサの電源を切断すること
が出来ない場合があった。その理由は、前記ミキサ出力
から取り出したログアンプからRSSIを取り出す場
合、ミキサの電源を切っているために外部環境のノイズ
レベルをRSSIから得られず、従って正常なしきい値
を測定出来なかった。
を検出することができる受信機と制御方式を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、回路規模の小さいDC
オフセットのキャンセル回路を提供することにある。本
発明の他の目的は、誤検出が少なく、受信エリアを広く
出来る高性能なキャリア検出方式を提供することにあ
る。
小さいDCオフセットのキャンセル方式と高性能なキャ
リア検出方式を組み合わせた高品質な信頼性の高いデジ
タル無線受信機を提供することにある。
重アクセス(TDMA)方式の信号を受信する受信機で
あって、 前記受信機は、制御手段と、受信した信号より
中間周波数を生成させるミキサの電源を入り切りするス
イッチ手段と、復調回路の前段に設けられ、A/D変換
器で変換されたベースバンド信号の情報から保持してい
るDCオフセットの情報に基づいてDCオフセットをキ
ャンセルするDCオフセットキャンセル手段と、受信し
た信号の受信電界レベルの情報と保持しているキャリア
検出のしきい値とを比較し、この比較結果に基づいてキ
ャリアの有無を判断するキャリア検出手段とを有し、前
記制御手段は、 入力されるフレーム同期信号に基づい
て、送受信バースト間のガードタイ ム期間内にミキサの
電源を前記スイッチ手段に切断させ、該切断中にA/D
変換器で変換されたベースバンド信号の情報からDCオ
フセットの情報を前 記DCオフセットキャンセル手段に
検出させ、この検出したDCオフセット の情報を該DC
オフセットキャンセル手段に保持させるよう制御する第
一の 保持制御手段と、 入力されるフレーム同期信号に基
づいて、送受信バースト間のガードタイ ム期間内にキャ
リア検出のしきい値の情報を前記キャリア検出手段に測
定さ せ、この測定した該しきい値の情報を該キャリア検
出手段に保持させるよう 制御する第二の保持制御手段と
を有することを特徴とする受信機によって解決される。
特に、前記DCオフセットキャンセル手段は、 DCオフ
セット検出回路、DCオフセット保持回路及び減算器 で
構成され、 前記DCオフセット検出回路は、 前記制御手
段の制御に応答し、前記A/D変換器で変換されたベー
スバン ド信号の情報からDCオフセットの情報を検出
し、この検出結果のDCオフ セットの情報を前記DCオ
フセット保持回路に出力する手段を有し、 前記DCオフ
セット保持回路は、 前記制御手段の制御に応答し、前記
入力されたDCオフセットの情報を保 持し、この保持し
た情報を前記減算器に出力する手段を有し、 前記減算器
は、 入力された前記A/D変換器で変換されたベースバ
ンド信号の情報から前 記入力された前記DCオフセット
の情報を減算し、この減算結果の情報を前 記復調回路に
出力する手段を有することを特徴とする。又、前記キャ
リア検出手段は、第一のRSSI積算回路、第二のRS
SI積算回路、RSSI保持回路、RSSIレベル追加
回路及び比較回路で構成され、 前記第一のRSSI積算
回路は、前記ミキサより入力された信号を常時積算し、
この積算結果に基づいて受 信電界レベルの情報を前記比
較回路に出力する手段を有し、 前記第二のRSSI積算
回路は、 前記制御手段の制御に応答し、前記ミキサより
入力された信号を積算し、 この積算結果に基づいて受信
電界レベルの情報を前記RSSI保持回路に出 力する手
段を有し、 前記RSSI保持回路は、 前記入力された受
信電界レベルの情報を保持し、この保持した受信電界レ
ベルの情報を前記RSSIレベル追加回路に出力する手
段を有し、 前記RSSIレベル追加回路は、 前記入力さ
れた受信電界レベルの情報に所定レベルの情報を加算
し、この 加算結果に基づいてしきい値の情報を前記比較
回路に出力する手段を有し、 前記比較回路は、 前記入力
された受信電界レベルの情報と、前記入力されたしきい
値の情報 とを比較し、この比較結果に基づいてキャリア
の有無の情報を出力する手段を有することを特徴とす
る。
信号より中間周波数を生成させるミキサの電源を入り切
りするスイッチ手段と、復調回路の前段に設けられ、A
/D変換器で変換されたベースバンド信号の情報から保
持しているDCオフセットの情報に基づいてDCオフセ
ットをキャンセルするDCオフセットキャンセル手段
と、前記受信した信号の受信電界レベルの情報と保持し
ているキャリア検出のしきい値とを比較し、この比較結
果に基づいてキャリアの有無を判断するキャリア検出手
段とを具備する受信機において、 前記キャリア検出手段
によるキャリア検出のしきい値の測定は、 前記キャリア
検出手段が、 送受信バースト間のガードタイム期間内に
受信電界レベルを測定し、この 測定結果に基づいてキャ
リア検出のしきい値の情報を適応的に変化させることを
特徴とする制御方法によって解決される。 特に、前記制
御手段が、 前記第一の保持制御手段又は前記第二の保持
制御手段を、フレーム周期単 位で交互に行うことを特徴
とする。 又は、前記制御手段が、 前記第一の保持制御手
段又は前記第二の保持制御手段を、TDMAフレー ム単
位で交互に行うことを特徴とする。 又、前記制御手段
が、 入力されるフレーム同期信号に基づいて、送受信バ
ースト間のガードタイ ム期間内にミキサの電源を前記ス
イッチ手段に切断させ、ミキサ電源が安定 してから該切
断中にA/D変換器で変換されたベースバンド信号から
DCオ フセットを前記DCオフセットキャンセル手段に
検出させ、この検出したD Cオフセットの情報を該DC
オフセットキャンセル手段に保持させるよう制 御するこ
とを特徴とする。
ースト間のガードタイム期間内でミキサの電源を切るよ
うにしたので、アンテナ入力からの不要電波や、アナロ
グ回路内で発生するノイズを切断でき、本来要求される
DCオフセットを精度よく検出できる。
間内でDCオフセットを検出するようにしたので、DC
オフセット検出のためだけに余分なトレーニングビット
をバーストの前に付加する必要がない。更に、キャリア
検出のしきい値を送受信バースト間のガードタイム期間
内に測定して、適応的に変化させるようにしたので、固
定のしきい値に比べ、実質的にキャリアを検出できる距
離を伸ばすことになり、結果的に通信エリアを広くする
ことが可能であり、また、ノイズや他のシステムとの干
渉によるキャリアの誤検出を防止することができる。
リア検出しきい値測定をTDMAフレーム単位に交互に
行うことで両機能を搭載した受信機を実現できる。
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明によ
る受信機の一実施例の構成を示す図である。受信方式
は、TDMA移動通信システムの受信機として一般的に
使用されているダブルスーパーヘテロダイン方式の例を
示している。
信号は、低雑音増幅器2で増幅された後、局部発振器
3、ミキサ4、バンドパスフィルタ5によって第1中間
周波数に変換し、更に局部発振器6、ミキサ7、バンド
パスフィルタ9によって第2中間周波数に変換した後、
可変利得増幅器10を通って、2系統に分配される。そ
して、ミキサ11,12で各々局部発振器13から供給
される第2中間周波信号とほぼ同じ周波数の搬送波とミ
キシングされ、ベースバンド周波数帯に周波数変換され
る。
は直接、また、ミキサ12には、π/2移相器14を介
して接続されている。したがって、ベースバンドに周波
数変換された2系統の信号はお互いにπ/2の位相差を
持っている。この2系統のベースバンド信号は、各々A
/D変換器15、16にてA/D変換され、DCオフセ
ットキャンセル回路17,18においてアナログ回路で
発生したDCオフセットを検出し、それを受信データか
らキャンセルして、デジタル復調回路(不図示)で原デ
ータに復調する。
ために、バンドパスフィルタ9から出力される第2中間
周波信号をログアンプ19に入力し、更にA/D変換器
20にてA/D変換し、キャリア検出回路21に入力
し、キャリア検出信号として出力する。制御回路22で
は、デジタルベースバンド回路(不図示)から出力され
るフレーム同期信号をもとに各制御信号を生成する。
御する信号(ミキサ電源断信号)で、この信号はスイッ
チ8に供給され、また、DCオフセットキャンセル回路
17、18を制御する信号(DCオフセットゲート信
号)で、この信号はDCオフセットキャンセル回路1
7、18に供給され、更に、キャリア検出回路21を制
御する信号(RSSIゲート信号)で、この信号はキャ
リア検出回路21にそれぞれ供給される。
回路17、18の構成を示す図である。A/D変換器1
5、16から出力されたベースバンド信号(同相成分I
信号及び直交成分Q信号)は、DCオフセット検出回路
100にて各々のベースバンド信号に重畳されているD
Cオフセットを検出し、DCオフセット保持回路101
にて各々のDCオフセットを保持する。この保持された
DCオフセットは、バースト受信中、減算器102によ
ってベースバンド信号から差引かれる。
トゲート信号は、DCオフセット検出回路100及びD
Cオフセット保持回路101に入力される。図3は、図
1のキャリア検出回路21の構成を示す図である。A/
D変換器20から出力されたRSSI信号は、RSSI
積算回路200、201の各々に入力される。RSSI
積算回路200は、受信バースト信号が来ない区間で、
一定区間RSSIを積算することで、ノイズレベル変動
の平滑化を行い、この値をRSSI保持回路202で次
の積算まで保持し、このレベルからある設定値分レベル
を上げるRSSIレベル追加回路203を介して、この
値をキャリア検出のしきい値とする。
RSSIを積算してノイズレベル変動の平滑化を行い、
その出力信号は、前記しきい値と比較回路204にて比
較され、その結果キャリアの有無を通知するキャリア検
出信号として比較回路204から出力される。
て、図4の波形信号図と共に説明する。図4は、基地局
からの定期的な受信バースト信号を基地局の受信エリア
内に存在する移動端末が定期的に受信している状態を例
として示している。
れる(A)受信バーストは、TDMAフレーム周期に受
信され順次復調される。デジタルベースバンド回路(不
図示)から通知される(B)フレーム同期信号は、
(A)受信バースト信号より前のガードタイム期間(送
受信バーストと送受信バースト間)中で立ち上がり、受
信バースト信号の終了で立ち下がるようなTDMAフレ
ームに同期した信号であり、この立ち上がりエッジをト
リガにして、(C)ミキサ電源断信号、(D)DCオフ
セットゲート信号、(E)RSSIゲート信号を制御回
路22から出力するようにしている。
接続され、ガードタイム期間中に一定期間ミキサの電源
を切る役目をする。また、(D)DCオフセットゲート
信号は、DCオフセットキャンセル回路17、18に入
力され、ミキサの電源が切断されている間、DCオフセ
ットを検出する。
0は、ミキサ電源断信号がアクティブ(ミキサ電源断)
となって、ミキサ電源断による電源変動が安定するt時
間待ってから、ノイズレベルを平滑化するためにDCオ
フセットゲート信号がアクティブ期間にベースバンド信
号(I 及びQ 信号)の積算を行い、最終的にDCオフセ
ットを検出するようにしている。
オフセット保持回路101により、DCオフセットゲー
ト信号がノンアクティブ期間、保持し、減算器102に
より、受信したベースバンド信号からDCオフセットを
差引くことで、アナログ回路で発生したDCオフセット
をキャンセルした歪みの無いベースバンド信号をデジタ
ル復調回路(図不示)へ送り込むことが可能となる。
リア検出回路21に入力され、ガードタイム期間中にア
クティブとなり、アクティブ期間中RSSI信号を積算
し、ノイズレベル変動の平滑化を行う。この値をRSS
I保持回路202で次の積算まで保持し、更に、ノイズ
による誤検出を減らすために、RSSIレベル追加回路
203を介して、ある設定値分レベルを上げ、その値を
キャリア検出のしきい値とする。
解能(A/D変換器20の分解能)が0から31まで3
2レベルあるとし、RSSIレベル追加回路の設定値を
2レベルであるとすると、RSSI積算回路200で積
算した結果が3レベルのときは、3+2=5レベルをキ
ャリア検出のしきい値としてセットする。また、RSS
I積算回路201は、常時、RSSIを積算してノイズ
レベル変動の平滑化を行い、その出力信号は、前記しき
い値と比較回路204にて比較され、しきい値よりも大
きければ、キャリア有と判断され、(A)受信バースト
が受信されている区間、アクティブとなるような(F)
キャリア検出信号が出力される。
号と(D)DCオフセットゲート信号は、(E)RSS
Iゲート信号とTDMAフレーム単位に交互に動作させ
ている。この理由は、図1では、電源制御されるミキサ
7の後段から、RSSI信号を取り出しているために、
(C)ミキサ電源断信号がアクティブになるとミキサ7
の電源が切れ、アンテナ1から入力される外部ノイズや
他の無線システムからの干渉波等の無線環境を測定でき
なくなり、正確なしきい値を設定できなくなるという問
題が発生するからである。
きい値は、緩やかに変動はするが、フレーム単位に急変
することは無いので、2フレーム単位にデータを更新し
ても何ら支障はない。以上説明した図4は、移動端末に
おける制御動作を示す図であったが、また別の動作例と
して、図5に基地局におけるDCオフセットキャンセル
とキャリア検出しきい値測定の制御動作を示す。
DMAフレーム周期で(A)送信バーストを送信してお
り、また、受信エリア内のデジタルベースバンド回路
(不図示)から通知される(B)フレーム同期信号は、
(A)送信バースト信号より前のガードタイム期間(送
受信バーストと送受信バースト間)中で立ち上がり、送
信バースト信号の終了で立ち下がるようなTDMAフレ
ームに同期した信号であり、この立ち上がりエッジをト
リガにして、(C)ミキサ電源断信号、(D)DCオフ
セットゲート信号、(E)RSSIゲート信号を制御回
路22から出力するようにしている。
送信信号が(A' )受信バーストとして基地局に入力さ
れると、前の(E)RSSIゲート信号で測定したしき
い値を使うことによって、(F)キャリア検出信号が出
力される。
精度が向上する。このため、受信機の信頼性が向上す
る。その理由は、ミキサの電源を直接切って、DCオフ
セットを検出するようにしたためである。第2の効果
は、送受信バースト前にDCオフセット検出のためのト
レーニングビットがいらない。このため、オーバーヘッ
ドが減り、無線通信システムの伝送速度が向上する。
イム期間中にDCオフセットを検出したからである。第
3の効果は、キャリア検出の誤検出が防止でき、通信エ
リアが広くなる。このため、受信機の信頼性及び性能が
向上する。その理由は、キャリア検出のしきい値を送受
信バースト間のガードタイム期間中に測定して、適応的
に変化するようにしたからである。
し、信頼性が向上する。また、小型・軽量となる。その
理由は、デジタル演算によって、DCオフセット検出機
能とキャリア検出機能を実現し、TDMAフレーム単位
に交互に動作させるようにしたからである。
ブロック図である。
ットキャンセル回路の構成を示したブロック図である。
出回路の構成を示したブロック図である。
とキャリア検出のしきい値算出の制御動作を説明するた
めの図である。
キャリア検出のしきい値算出の制御動作を説明するため
の図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 時分割多重アクセス(TDMA)方式の
信号を受信する受信機であって、前記受信機は、 制御手段と、受信した信号より中間周波数を生成させる ミキサの電源
を入り切りするスイッチ手段と、 復調回路の前段に設けられ、A/D変換器で変換された
ベースバンド信号の情報から保持しているDCオフセッ
トの情報に基づいてDCオフセットをキャンセルするD
Cオフセットキャンセル手段と、受信した信号の 受信電界レベルの情報と保持しているキ
ャリア検出のしきい値とを比較し、この比較結果に基づ
いてキャリアの有無を判断するキャリア検出手段とを有
し、前記制御手段は、 入力されるフレーム同期信号に基づいて、送受信バース
ト間のガードタイ ム期間内にミキサの電源を前記スイッ
チ手段に切断させ、該切断中にA/D 変換器で変換され
たベースバンド信号の情報からDCオフセットの情報を
前 記DCオフセットキャンセル手段に検出させ、この検
出したDCオフセット の情報を該DCオフセットキャン
セル手段に保持させるよう制御する第一の 保持制御手段
と、 入力されるフレーム同期信号に基づいて、送受信バース
ト間のガードタイ ム期間内にキャリア検出のしきい値の
情報を前記キャリア検出手段に測定さ せ、この測定した
該しきい値の情報を該キャリア検出手段に保持させるよ
う 制御する第二の保持制御手段とを有することを特徴と
する受信機 。 - 【請求項2】 前記DCオフセットキャンセル手段は、 DCオフセット検出回路、DCオフセット保持回路及び
減算器で構成され、 前記DCオフセット検出回路は、前記制御手段の制御に応答し、前記A/D変換器で変換
されたベースバン ド信号の情報からDCオフセットの情
報を検出し、この検出結果のDCオフ セットの情報を前
記DCオフセット保持回路に出力する手段を有し、 前記DCオフセット保持回路は、 前記制御手段の制御に応答し、前記入力されたDCオフ
セットの情報を保 持し、この保持した情報を前記減算器
に出力する手段を有し、 前記減算器は、 入力された前記A/D変換器で変換されたベースバンド
信号の情報から前 記入力された前記DCオフセットの情
報を減算し、この減算結果の情報を前 記復調回路に出力
する手段を有する ことを特徴とする請求項1に記載の受
信機。 - 【請求項3】 前記キャリア検出手段は、第一の RSSI積算回路、第二のRSSI積算回路、R
SSI保持回路、 RSSIレベル追加回路及び比較回路で構成され、前記第一のRSSI積算回路は、 前記ミキサより入力された信号を常時積算し、この積算
結果に基づいて受 信電界レベルの情報を前記比較回路に
出力する手段を有し、 前記第二のRSSI積算回路は、 前記制御手段の制御に応答し、 前記ミキサより入力され
た信号を積算し、 この積算結果に基づいて受信電界レベルの情報を前記R
SSI保持回路に出 力する手段を有し、 前記RSSI保持回路は、 前記入力された受信電界レベルの情報を保持し、この保
持した受信電界レ ベルの情報を前記RSSIレベル追加
回路に出力する手段を有し、 前記RSSIレベル追加回路は、 前記入力された受信電界レベルの情報に所定レベルの情
報を加算し、この 加算結果に基づいてしきい値の情報を
前記比較回路に出力する手段を有し、 前記比較回路は、 前記入力された受信電界レベルの情報と、前記入力され
たしきい値の情報 とを比較し、この比較結果に基づいて
キャリアの有無の情報を出力する手段を有することを特
徴とする請求項1又は請求項2に記載の受信機。 - 【請求項4】 前記キャリア検出手段によるキャリア検
出のしきい値の測定は、 前記キャリア検出手段が、 送受信バースト間のガードタイム期間内に受信電界レベ
ルを測定し、この 測定結果に基づいてキャリア検出のし
きい値の情報を適応的に変化させることを特徴とする請
求項1〜請求項3いずれかに記載の受信機の制御方法。 - 【請求項5】 前記制御手段が、 前記第一の保持制御手段又は前記第二の保持制御手段
を、 フレーム周期単位で交互に行うことを特徴とする請
求項4に記載の制御方法。 - 【請求項6】 前記制御手段が、 前記第一の保持制御手段又は前記第二の保持制御手段
を、 TDMAフレーム単位で交互に行うことを特徴とす
る請求項4に記載の制御方法。 - 【請求項7】 前記制御手段が、 入力されるフレーム同期信号に基づいて、送受信バース
ト間のガードタイ ム期間内にミキサの電源を前記スイッ
チ手段に切断させ、 ミキサ電源が安定してから該切断中
にA/D変換器で変換されたベースバンド信号からDC
オ フセットを前記DCオフセットキャンセル手段に検出
させ、この検出したD Cオフセットの情報を該DCオフ
セットキャンセル手段に保持させるよう制 御することを
特徴とする請求項4〜請求項6いずれかに記載の制御方
法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26217798A JP3204224B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | Dcオフセットのキャンセルとキャリア検出しきい値測定機能を備えた受信機とその制御方法 |
US09/396,321 US6639909B1 (en) | 1998-09-17 | 1999-09-15 | Receiver having functions for cancelling DC offset and measuring carrier detection threshold value, and control method thereof |
SE9903308A SE521429C2 (sv) | 1998-09-17 | 1999-09-16 | Mottagare med funktioner för att upphäva likströmförskjutning och för att mäta tröskelvärdet för bärvågsdetektering |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26217798A JP3204224B2 (ja) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | Dcオフセットのキャンセルとキャリア検出しきい値測定機能を備えた受信機とその制御方法 |
Publications (2)
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