(57)【要約】  受信処理部において、入力信号が大きく帯域制限されるような場合においても、高精度に相互変調次歪みをキャンセルすることができる歪補正受信機及び歪補正方法開示する。歪補正受信機（１００）は、受信処理部（１１０）は、入力信号に受信処理を行って、受信信号を出力する。レプリカ信号生成部（１２０）は、入力信号を用いて、入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成する。補正信号生成部（１３０）は、周波数特性付与部（１３１）及び重み付け部（１３２）を有し、レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成し、補正信号注入部（１４０）は、補正信号の逆相信号を受信信号に加算して、受信信号を補正する。
2010106752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に受信処理を行って受信信号を出力する受信処理部と、
前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
周波数特性付与部と、重み付け部とを有し、前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する補正信号生成部と、
前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する補正信号注入部と、
を具備する歪補正受信機。
【請求項２】
前記周波数特性付与部は、前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与し、
前記重み付け部は、前記受信処理部の周波数特性が付与された前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整して、前記補正信号を生成する、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項３】
前記重み付け部は、前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整し、
前記周波数特性付与部は、重み付けされた前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与して、前記補正信号を生成する、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項４】
前記周波数特性付与部は、前記受信処理部において前記入力信号に付与される周波数特性と同じ周波数特性を付与する、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項５】
前記周波数特性付与部は、前記受信処理部において前記入力信号に付与される周波数特性から、前記レプリカ信号生成部及び前記重み付け部において付与される周波数特性を減算した周波数特性を付与する、
請求項１に記載の歪補正受信機。
【請求項６】
前記受信処理部が、前記入力信号をサンプリングするミキサと、前記ミキサによりサンプリングされた信号を周波数変換するスイッチトキャパシタフィルタと、を含むＤＳＭ（ダイレクトサンプリングミキサ）である、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項７】
前記周波数特性付与部は、前記ＤＳＭで付与されるＩＩＲ特性と同じ周波数特性を付与する、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項８】
前記補正信号注入部は、
前記補正信号としてプリチャージ電圧を注入する、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項９】
前記スイッチトキャパシタフィルタに含まれるフィードバックキャパシタの容量値は、ヒストリキャパシタの容量値と同じ値に設定される、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項１０】
前記周波数特性付与部は、前記レプリカ信号からＡＣ成分及びＤＣ成分を検出し、
前記重み付け部は、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分の各々に対して個別に重み付けを行い、
前記補正信号生成部は、重み付けされた前記ＡＣ成分と重み付けされた前記ＤＣ成分との加算結果を、前記補正信号として生成する加算器、を更に具備する、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項１１】
前記周波数特性付与部は、多段のＦＩＲ適応フィルタにより構成される、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項１２】
前記ＦＩＲ適応フィルタのフィルタ係数は、前記レプリカ信号と前記補正信号注入部より出力される信号との相関値に基づいて、ＬＭＳアルゴリズムを用いて求められたフィルタ係数である、
請求項１１記載の歪補正受信機。
【請求項１３】
前記レプリカ信号生成部は、前記入力信号に対して２乗演算を実施する２乗回路と、２乗演算により発生した高調波成分を取り除くローパスフィルターとから構成される、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項１４】
前記２乗回路が、ダイオード検波回路である、
請求項１３記載の歪補正受信機。
【請求項１５】
前記２乗回路は、正相ゲート入力した出力と逆相ゲート入力した出力の和電流を得ることによって２乗演算を実施する、
請求項１３記載の歪補正受信機。
【請求項１６】
入力信号に受信処理を行って受信信号を出力し、
前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成し、
前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成し、
前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する、
歪補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、特に相互変調２次歪を補正する機能を有する歪補正受信機及び歪補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やワンセグ受信機などに代表される無線機として、ＤＳＭ（Direct Sampling Mixer：ダイレクトサンプリングミキサ）を用いた受信機（以下「ダイレクトサンプリング受信機）という）が知られている。例えば、特許文献１には、ＤＳＭを用いた受信機構成が開示されている。【０００３】
ダイレクトサンプリング受信機においても、近年、広帯域化が要求されている。より広帯域な受信システムを実現するには、相互変調２次歪のキャンセル機能を強化する必要がある。【０００４】
相互変調２次歪のキャンセル方式の中でよく知られている方法として、特許文献２に開示される方法がある。この方法は、図１に示すように、ＲＦ（Radio Frequency）ブロックで発生する相互変調２次歪と同じ周波数成分を有するレプリカ信号を、ＲＦ入力に対する２乗演算と、高調波成分を除去するローパスフィルタ処理によって生成する。そして、そのレプリカ信号に対して最適な重み付けを施し、重み付けされたレプリカ信号を補正信号としてＲＦブロック出力に逆相で注入することによって、相互変調２次歪をキャンセルさせる。【０００５】
ダイレクトサンプリング受信機は、出力されるＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）帯域の信号が周波数帯域によって大きく帯域制限されるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８９７９３号公報
【特許文献２】特表２００６−５０３４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、特許文献２に開示される歪補正技術を、ダイレクトサンプリング受信機にそのまま適用しても、ダイレクトサンプリング受信機で発生する相互変調２次歪と、この２次歪のキャンセルに用いる補正信号とが、全ての周波数帯域において同じ大きさにならないため、完全に相互変調２次歪をキャンセルすることが難しいという課題があった。【０００８】
すなわち、周波数帯域において帯域制限がない受信システムや、帯域の狭い信号を取り扱う場合には、特許文献２に記載されている方法を用いるだけで、相互変調２次歪をキャンセルできる。【０００９】
しかしながら、ダイレクトサンプリング受信機のような広帯域な信号を取り扱う受信システムでは、相互変調２次歪の周波数依存特性を考慮しなければ、精度の高い相互変調２次歪のキャンセル機能を実現させることが困難となる。【００１０】
本発明の目的は、高精度に相互変調２次歪をキャンセルさせることができる歪補正受信機及び歪補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の歪補正受信機の一つの態様は、入力信号に受信処理を行って受信信号を出力する受信処理部と、前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、周波数特性付与部と、重み付け部とを有し、前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する補正信号生成部と、前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する補正信号注入部と、を具備する。【００１２】
本発明の歪補正受信機の一つの態様は、前記周波数特性付与部は、前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与し、前記重み付け部は、前記受信処理部の周波数特性が付与された前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整して、前記補正信号を生成する。【００１３】
本発明の歪補正受信機の一つの態様は、前記重み付け部は、前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整し、前記周波数特性付与部は、重み付けされた前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与して、前記補正信号を生成する。【００１４】
本発明の歪補正方法の一つの態様は、入力信号に受信処理を行って受信信号を出力し、前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成し、前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成し、前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、受信処理部において発生する歪成分の周波数特性を考慮した補正信号を用いて、歪成分がキャンセルされるようになるので、受信処理部において、入力信号が大きく帯域制限されるような場合においても、高精度に相互変調次歪みをキャンセルすることができる。これにより、通信品質が良好な広帯域な受信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】特許文献２に記載の歪補正回路の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図４】ダイレクトサンプリング受信機の構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態３に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態４に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態５に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態６に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図２は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２の受信機１００において、受信処理部１１０を経由するパスをメインパスと呼び、レプリカ信号生成部１２０及び補正信号生成部１３０を経由するパスをレプリカパスと呼ぶ。
【００２０】
本実施の形態では、メインパスにおいて発生した相互変調２次歪成分を、レプリカパスにおいて補正信号として生成し、補正信号注入部１４０において、この補正信号の逆相信号を混合信号に注入することにより、２次歪成分をキャンセル（相殺）する。
【００２１】
受信処理部１１０は、受信機１００に入力された信号（入力信号）に対し、受信処理を行い、受信信号を出力する。このとき、受信処理部１１０では、同時に相互変調２次歪も発生する。そのため、相互変調２次歪が混合された受信信号が、受信処理部１１０より出力される。
【００２２】
レプリカ信号生成部１２０は、入力信号の相互変調２次歪成分を生成する。例えば、レプリカ信号生成部１２０は、２乗回路とローパスフィルタとによって実現される。そして、２乗回路は、入力信号を２乗することにより、受信処理部１１０で発生する相互変調２次歪と同じ周波数成分を含む信号を生成する。そして、ローパスフィルタは、２乗回路により生成された相互変調２次歪と同じ周波数成分を含む信号から高調波成分を除去して、レプリカ信号以外の余分な信号成分を取り除き、受信処理部１１０で発生する相互変調２次歪のレプリカ信号を生成する。
【００２３】
なお、２乗回路として、ダイオード検波回路を用いてもよい。また、２乗回路は、正相ゲート入力した出力と逆相ゲート入力した出力の和電流を得ることによって２乗演算を実施するようにしてもよい。
【００２４】
補正信号生成部１３０は、周波数特性付与部１３１及び重み付け部１３２を有し、レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する。
【００２５】
具体的には、周波数特性付与部１３１は、レプリカ信号に対して、受信処理部１１０の周波数特性を付与する。なお、周波数特性付与部１３１は、受信処理部１１０の周波数特性と同じ周波数特性を付与する必要がある。受信処理部１１０の周波数特性は、設計段階でシミュレーション等によって特定することができる。例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）型やＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型などの様々な型のフィルタが知られているが、その中から前述の周波数特性に最も近い型のフィルタを選択し、そのフィルタ係数をシミュレーション等により最適化することにより受信処理部１１０と等価な周波数特性の近似を実施することができる。なお、ここで要求される許容近似特性は、このシステムで要求される歪特性から逆算して求められる。
【００２６】
広帯域な信号を扱うシステムにおいては、キャンセルのターゲットとなる相互変調２次歪も広帯域になっている。従って、レプリカパスにより生成される補正信号に、全ての周波数領域において、メインパスから出力される受信信号と同じ信号の大きさになるよう周波数特性を付与する必要がある。このように周波数特性を付与することにより、高精度に相互変調２次歪をキャンセルさせることができる。
【００２７】
また、重み付け部１３２は、周波数特性付与部１３１により受信処理部１１０の周波数特性を付与されたレプリカ信号に対して最適な重み付けを行うことによりゲインを調整して、補正信号を生成する。具体的には、後段の補正信号注入部１４０において、補正信号の逆相信号が受信信号と加算される際に、最適なゲインで加算されるよう、重み付け部１３２は、重み付けにより、周波数特性付与部１３１により受信処理部１１０の周波数特性を付与されたレプリカ信号のゲインを増幅又は減衰する。
【００２８】
なお、重み付け部１３２は、可変ゲインアンプや多段のカレントミラー回路を用いることにより実現することができる。
【００２９】
補正信号注入部１４０は、受信処理部１１０から出力される相互変調２次歪みを含む受信信号に、補正信号生成部１３０から出力される補正信号の逆相信号を注入（加算）して、受信信号から２次歪成分をキャンセル（相殺）する。
【００３０】
そして、２次歪成分がキャンセルされた受信信号は、後段のＡＤコンバータ及びデジタル信号処理部（共に図示せぬ）等において、復調処理が施され復調される。
【００３１】
以上のように、本実施の形態では、受信処理部１１０は、入力信号に受信処理を行って、受信信号を出力する。レプリカ信号生成部１２０は、入力信号を用いて、入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成する。補正信号生成部１３０は、周波数特性付与部１３１及び重み付け部１３２を有し、周波数特性付与部１３１は、レプリカ信号に受信処理部１１０の周波数特性を付与する。また、重み付け部１３２は、受信処理部１１０の周波数特性が付与されたレプリカ信号のゲインを調整（増幅又は減衰）して、最適な重みを付与して、補正信号を生成する。補正信号注入部１４０は、補正信号の逆相信号を受信信号に加算して、受信信号を補正する。
【００３２】
これにより、受信処理部１１０において発生する２次歪成分の周波数特性を考慮した補正信号を用いて、２次歪成分がキャンセルされるようになるので、受信処理部１１０において、入力信号が大きく帯域制限されるような場合においても、高精度に相互変調２次歪みをキャンセルすることができる。
【００３３】
なお、以上の説明では、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の前段に配置される場合について説明したが、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の後段に配置されていてもよい。この場合には、重み付け部１３２は、レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整し、周波数特性付与部１３１は、重み付けされたレプリカ信号に受信処理部１１０の周波数特性を付与して、補正信号を生成する。
【００３４】
また、図２に示すように、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の前段に設けられる場合には、周波数特性付与部１３１が、レプリカ信号生成部１２０に含まれるローパスフィルタと一体になっていてもよい。
【００３５】
また、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の後段に設けられる場合には、周波数特性付与部１３１が、補正信号注入部１４０と一体になっていてもよい。
【００３６】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１において説明した受信機を、ダイレクトサンプリング受信機に適用した場合について説明する。
【００３７】
図３は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。
【００３８】
図３において、ミキサ２１１と、ＳＣＦ（Switched Capacitor Filter：スイッチトキャパシタフィルタ）２１２の２つの構成より、ダイレクトサンプリング（ＤＳＭ）受信機２１０が構成される。
【００３９】
本実施の形態に係る受信機２００は、上記ダイレクトサンプリング受信機２１０に加え、レプリカ信号生成部２２０及び補正信号生成部２３０を有する。
【００４０】
以下では、図３の受信機２００において、ミキサ２１１及びＳＣＦ２１２を経由するパスをメインパスと呼び、レプリカ信号生成部２２０及び補正信号生成部２３０を経由するパスをレプリカパスと呼ぶ。
【００４１】
レプリカ信号生成部２２０は、入力信号の相互変調２次歪成分を生成する。本実施の形態では、レプリカ信号生成部２２０として、２乗回路２２１及びローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）２２２を用いる場合について説明する。
【００４２】
補正信号生成部２３０は、周波数特性付与部及び重み付け部を有し、レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する。
【００４３】
本実施の形態では、周波数特性付与部として、ＩＩＲフィルタ２３１を用いる。ＩＩＲフィルタ２３１で付与される周波数特性は、メインパスに配置されたダイレクトサンプリング受信機２１０において付与される周波数特性と同じであり、メインパスとレプリカパスとの間で、トータルの周波数特性が等価になるように付与される。なお、周波数特性付与部としてのＩＩＲフィルタ２３１において、ＳＣＦ２１２で与えられる周波数特性を近似的に付与してもよい。
【００４４】
重み付け部としては、カレントミラー回路２３２を用いる。
【００４５】
ダイレクトサンプリング受信機２１０を構成するミキサ２１１とＳＣＦ２１２の詳細な構成を図４に示す。おおまかな構成として、ダイレクトサンプリング受信機２１０は、ミキサ２１１とＳＣＦ２１２とにより構成される。ここで、図４の構成について説明する。
【００４６】
ＳＣＦ２１２において、ＳＣＦ制御部３３６では、サンプリング受信機を動作させるため制御スイッチ３２２，３２６，３２３，３２７，３２８，３２９，３３２，３３３をミキサ２１１のＬＯ入力スイッチ３１２のタイミングと連動して制御される。ＬＯ入力における第１周期において、制御スイッチ３２２，３２７，３２８，３３３がＯＮになり、制御スイッチ３２６，３２３，３２９，３３２がＯＦＦになる。
【００４７】
次にＬＯ入力の第２周期において制御スイッチ３２６，３２３，３２９，３３２がＯＮになり、制御スイッチ３２２，３２７，３２８，３３３がＯＦＦになり、ＬＯ入力における第３周期以降は。前述の第１周期と第２周期とが繰り返し行われる。
【００４８】
これらのスイッチの切り替え動作を行うことによって、ＬＯ入力スイッチ３１２で実施されるサンプリング出力に対して、電荷をＬＯ周期ごとにメインローテートキャパシタ３２４のＭＣＲ容量（ＭＣＲ）と、メインローテートキャパシタ３２５の容量（ＭＣＲ）とを交互に充電することにより、ＩＩＲ特性が付与される。
【００４９】
図４のＤＡＣ（Digital to Analog Converter：デジタルアナログコンバータ）３３５が、実施の形態１における補正信号注入部１４０に該当する。このＤＡＣ３３５に対して、レプリカパスで生成された補正信号の逆相信号をプリチャージ電圧として入力することによって、ダイレクトサンプリング受信機２１０で発生した相互変調２次歪信号のキャンセルを実施できる。なお、ＤＡＣ３３５を介さないで、補正信号注入部１４０が、直接アナログの補正信号の逆相信号を、バッファキャパシタ３３４に注入するとしてもよい。ＤＡＣ３３５に対してプリチャージ電圧を入力することにより、ＤＳＭ受信機の初期電荷の設定と、相互変調２次歪の補正を１つの回路で同時に実現することができるようになる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、受信処理部が、入力信号をサンプリングするミキサ２１１と、ミキサ２１１によりサンプリングされた信号を周波数変換するＳＣＦ２１２と、を含むＤＳＭ（ダイレクトサンプリングミキサ）受信機であって、周波数特性付与部としてのＩＩＲフィルタ２３１は、ダイレクトサンプリング受信機２１０で付与されるＩＩＲ特性と同じ周波数特性を付与する。これにより、ダイレクトサンプリング受信機２１０において発生する２次歪成分の周波数特性を考慮した補正信号により、２次歪成分がキャンセルされるようになるので、高精度に相互変調２次歪みをキャンセルすることができる。
【００５１】
（実施の形態３）
図５は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図５の受信機４００において、実施の形態２の受信機２００と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図５の受信機４００は、図３の受信機２００に対して、補正信号生成部２３０に代えて、補正信号生成部４１０を有し、実施の形態２とは、レプリカ信号に対する周波数特性の付与及び重み付けの方法が異なる。
【００５２】
補正信号生成部４１０は、ＤＣ検出部４２１及びＡＣ検出部４２２から構成される周波数特性付与部４２０と、ＤＣ成分重み付け部４３１及びＡＣ成分重み付け部４３２とから構成される重み付け部４３０と、加算器４４０とを有する。
【００５３】
ＤＣ検出部４２１は、レプリカ信号生成部２２０（２乗回路２２１及びＬＰＦ２２２）によって生成されたレプリカ信号から、ＤＣ成分を検出し、検出したＤＣ成分をＤＣ成分重み付け部４３１に出力する。
【００５４】
ＡＣ検出部４２２は、レプリカ信号生成部２２０（２乗回路２２１及びＬＰＦ２２２）によって生成されたレプリカ信号から、ＡＣ成分を検出し、検出したＡＣ成分をＡＣ成分重み付け部４３２に出力する。
【００５５】
ＤＣ検出部４２１及びＡＣ検出部４２２の具体的な実現方法は、アナログドメインで実現する方法とデジタルドメインで実現する方法の２通りが挙げられる。デジタルドメインで実現する方法は、入力信号に対して十分な期間の時間平均を取ることによりＤＣ成分検出し、入力信号からそのＤＣ成分を引き算することによりＤＣ成分及びＡＣ成分を検出することができる。アナログドメインで実現する場合は、ＤＣ検出部４２１ではローパスフィルタを実装し、ＡＣ検出部４２２ではハイパスフィルタを実装することにより実現できる。
【００５６】
ＤＣ成分重み付け部４３１は、ＤＣ成分に重み付けすることにより、ＤＣ成分のゲインを調整する。
【００５７】
また、ＡＣ成分重み付け部４３２は、ＡＣ成分に重み付けすることにより、ＡＣ成分のゲインを調整する。
【００５８】
加算器４４０は、それぞれ重み付けされたＤＣ成分及びＡＣ成分を加算して、補正信号を生成する。そして、加算器４４０は、補正信号の逆相信号をＤＡＣ３３５に出力する。
【００５９】
このようにして、ＳＣＦ２１２の中にあるＤＡＣ３３５（補正信号注入部に該当）に、補正信号の逆相信号が注入されることにより、２次歪号のキャンセルが行われる。
【００６０】
ダイレクトサンプリング受信機２１０のようにダウンサンプリングされた希望波が０Ｈｚから非常に小さい周波数領域に変換されるようなゼロＩＦのシステムにおいては、取り扱う信号の周波数成分がＤＣ成分近傍である。そのため、ＤＣ成分とＤＣ近傍とのように２つの周波数成分に特化して周波数特性を付与することができる。これにより、実施の形態１と比べて、回路規模や重み付け（ゲイン）パラメータの決定工数などを大幅に削減することができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態では、周波数特性付与部４２０は、レプリカ信号からＡＣ成分及びＤＣ成分を検出し、重み付け部４３０は、ＡＣ成分及びＤＣ成分の各々に対して個別に重み付けを行い、加算器４４０は、重み付けされたＡＣ成分と重み付けされたＤＣ成分の加算結果を、補正信号として生成する。これにより、ゼロＩＦシステムのように、希望波が０Ｈｚ近傍の周波数領域に変換される場合に、ＤＣ成分とＤＣ近傍との２つの周波数成分に特化して周波数特性を付与することができるので、実施の形態１と比べて、回路規模や重み付け（ゲイン）パラメータの決定工数などを大幅に削減することができる。
【００６２】
（実施の形態４）
図６は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図６の受信機５００において、実施の形態２の受信機２００と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図６の受信機５００は、図３の受信機２００に対して、補正信号生成部２３０に代えて、補正信号生成部５１０を有し、実施の形態２とは、レプリカ信号に対する周波数特性の付与及び重み付けの方法が異なる。
【００６３】
実施の形態４では、周波数特性をレプリカ信号に付与するために、補正信号生成部５１０として適応フィルタを用いる。図６には、適応フィルタの一例として、多段のＦＩＲ型の適応フィルタ（ＦＩＲ適応フィルタ）５２０を示す。
【００６４】
実施の形態２において付与することができる周波数特性は、設計時に設定した固定の特性であり、実施の形態２では、その特性に対して一様の重み付けを施すことしかできない。一方、本実施の形態では、周波数特性を適応フィルタで表現することができるため、フィルタ係数を調整することにより、任意の周波数特性を付与することができる。さらに、本実施の形態では、フィルタ係数雄蝶制することにより、レプリカ信号に対する重み付け処理を、適応フィルタにおいて同時に実施することができる。
【００６５】
なお、ダイレクトサンプリング受信機２１０において生成される周波数特性は、ＩＩＲ特性である。そのＩＩＲ特性と等価な周波数特性を、多段のＦＩＲ適応フィルタで再現しなければならない。
【００６６】
一般的に、ＩＩＲ特性は、出力信号が再び入力信号に加算され無限の応答特性を持つ。そのため、ＦＩＲ型のフィルタにおいて、出力信号のフィードバックによる再帰特性を表現するためにＴＡＰ数Ｎを無限に増やすことができれば、任意のＩＩＲ特性は多段のＦＩＲ特性で実現することができる。
【００６７】
さらに、ダイレクトサンプリング受信機２１０はゼロＩＦシステムであるため、全ての周波数領域で周波数特性をフィッティングさせる必要はなく、ＤＣ成分近傍の限定された周波数領域でのみフィッティングできればよい。そのため、比較的少ない段数のＦＩＲフィルタでダイクトサンプリング受信機のＩＩＲ特性を近似することができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態では、補正信号生成部５１０が、多段のＦＩＲ適応フィルタ５２０により構成される。これにより、周波数特性の付与及び重み付けをＦＩＲ適応フィルタ５２０により実現することができる。また、ダイレクトサンプリング受信機２１０では、ＤＣ成分近傍の限定された周波数領域でのみ、周波数特性及び重み付けを行えばよいため、比較的少ない段数のＦＩＲフィルタで、２次歪み成分をキャンセルすることができる。
【００６９】
（実施の形態５）
図７は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図７の受信機６００において、実施の形態４の受信機５００と共通する構成部分には、図６と同一の符号を付して説明を省略する。図７の受信機６００は、図６の受信機５００に対して、補正信号生成部４１０に代えて、補正信号生成部６１０を有する。本実施の形態では、ＦＩＲ適応フィルタ５２０で使用する重み付け（ゲイン）パラメータを、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて、通常通信を実施しながら、適応更新的に決定でき、この点が実施の形態４と異なる。
【００７０】
相関演算部６１１は、ＳＣＦ２１２から出力される、受信信号に補正信号の逆相信号が加算された後の補正後信号（出力信号）とレプリカ信号との間の相関演算を行い、相関値を得る。
【００７１】
ＬＭＳ演算部６１２は、この相関値を用いて、ＦＩＲ適応フィルタ５２０で使用する最適な重み付け（ゲイン）パラメータを決定する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態では、ＦＩＲ適応フィルタ５２０のフィルタ係数は、レプリカ信号と補正信号注入部（ＳＣＦ２１２に含まれる）より出力される補正後の受信信号との相関値に基づいて、ＬＭＳアルゴリズムを用いて求められたフィルタ係数である。このように、本実施の形態では、動的な適応システムとなるため、実施の形態４と比較して、温度変化による特性変更に対してリアルタイムに対応することができる。また、適応システムを実施の形態４の構成と比べて極めて小さい回路の追加により実現することができる。
【００７３】
（実施の形態６）
図８は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図８の受信機７００において、実施の形態２の受信機２００と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図８の受信機７００は、図３の受信機２００に対して、補正信号生成部２３０に代えて、補正信号生成部７１０を有する。
【００７４】
補正信号生成部７１０は、補正信号生成部２３０に対し、ＩＩＲフィルタ２３１により構成される周波数特性付与部を削除した構成を採る。
【００７５】
ＳＣＦ２１２の内部構成は、既に図４に示した。ただし、本実施の形態では、ＳＣＦ２１２において、フィードバックキャパシタ３３０，３３１の容量ＣＦが、ヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと同じ容量値に設定されていることが特徴である。
【００７６】
ダイレクトサンプリング受信システムにおいて、ヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと、メインローテートキャパシタ３２４，３２５の容量ＭＣＲよりＩＩＲ特性のインパルス応答が決まる。このＩＩＲ特性は、次の式（１）で表される。
【００７７】
【数１】
2010106752.tif 000003
一方、ＤＡＣ３３５から見て容量ＣＦと容量ＭＣＲの比よりＩＩＲ特性のインパルス応答が決まる。このＩＩＲ特性は、次の式（２）で表される。
【００７８】
【数２】
2010106752.tif 000004
これらのインパルス応答より、それぞれのＩＩＲ特性のカットオフ周波数は、それぞれ式（３−１）、式（３−２）のように求められる。
【００７９】
【数３】
2010106752.tif 000005
ここで容量ＣＦと容量ＣＨとを同じ容量値に設定すると、２つのＩＩＲ特性のカットオフ周波数を同じにすることができる。
【００８０】
このように、フィードバックキャパシタ３３０，３３１の容量ＣＦをヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと同じ容量値に設定することにより、受信システムで付与されるＩＩＲ特性と全く同じ周波数特性を、レプリカ信号に付与して、補正信号を生成することができる。つまり、２次歪成分をキャンセルするための補正信号を生成するために、新規に周波数特性付与部を用意する必要がなくなる。そのため、実施の形態２と比べて、より小さい回路構成で、２次歪成分をキャンセルすることができるようになる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態では、ＳＣＦ２１２に含まれるフィードバックキャパシタ３３０，３３１の容量ＣＦは、ヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと同じ値に設定される。これにより、周波数特性付与部を設けずとも、補正信号を生成することができるため、より小さい回路構成で、２次歪成分をキャンセルすることができる。
【００８２】
２００９年３月１９日出願の特願２００９−０６７４１０に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明にかかる歪補正受信機及び歪補正方法は、広帯域な受信システムにおいて、相互変調２次歪を精度よくキャンセルさせることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１００，２００，４００，５００，６００，７００  受信機
１１０  受信処理部
１２０，２２０  レプリカ信号生成部
１３０，２３０，４１０，５１０，６１０，７１０  補正信号生成部
１３１，４２０  周波数特性付与部
１３２，４３０  重み付け部
１４０  補正信号注入部
２１０  ダイレクトサンプリング受信機
２１１  ミキサ
２１２  ＳＣＦ
２２１  ２乗回路
２２２  ＬＰＦ
２３１  ＩＩＲフィルタ
２３２  カレントミラー回路
３１１  定電流源
３１２  ＬＯ入力スイッチ
３２１  ヒストリキャパシタ
３２２，３２３，３２６，３２７，３２８，３２９，３３２，３３３  制御スイッチ
３２４，３２５  メインローテートキャパシタ
３３０，３３１  フィードバックキャパシタ
３３４  バッファキャパシタ
３３５  ＤＡＣ
３３６  ＳＣＦ制御部
４２１  ＤＣ検出部
４２２  ＡＣ検出部
４３１  ＤＣ成分重み付け部
４３２  ＡＣ成分重み付け部
４４０  加算器
５２０  ＦＩＲ適応フィルタ
６１１  相関演算部
６１２  ＬＭＳ演算部
【図１】
2010106752.tif 000006
【図２】
2010106752.tif 000007
【図３】
2010106752.tif 000008
【図４】
2010106752.tif 000009
【図５】
2010106752.tif 000010
【図６】
2010106752.tif 000011
【図７】
2010106752.tif 000012
【図８】
2010106752.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月15日(2011.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、特に相互変調２次歪を補正する機能を有する歪補正受信機及び歪補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やワンセグ受信機などに代表される無線機として、ＤＳＭ（Direct Sampling Mixer：ダイレクトサンプリングミキサ）を用いた受信機（以下「ダイレクトサンプリング受信機）という）が知られている。例えば、特許文献１には、ＤＳＭを用いた受信機構成が開示されている。
【０００３】
ダイレクトサンプリング受信機においても、近年、広帯域化が要求されている。より広帯域な受信システムを実現するには、相互変調２次歪のキャンセル機能を強化する必要がある。
【０００４】
相互変調２次歪のキャンセル方式の中でよく知られている方法として、特許文献２に開示される方法がある。この方法は、図１に示すように、ＲＦ（Radio Frequency）ブロックで発生する相互変調２次歪と同じ周波数成分を有するレプリカ信号を、ＲＦ入力に対する２乗演算と、高調波成分を除去するローパスフィルタ処理によって生成する。そして、そのレプリカ信号に対して最適な重み付けを施し、重み付けされたレプリカ信号を補正信号としてＲＦブロック出力に逆相で注入することによって、相互変調２次歪をキャンセルさせる。
【０００５】
ダイレクトサンプリング受信機は、出力されるＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）帯域の信号が周波数帯域によって大きく帯域制限されるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８９７９３号公報
【特許文献２】特表２００６−５０３４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのため、特許文献２に開示される歪補正技術を、ダイレクトサンプリング受信機にそのまま適用しても、ダイレクトサンプリング受信機で発生する相互変調２次歪と、この２次歪のキャンセルに用いる補正信号とが、全ての周波数帯域において同じ大きさにならないため、完全に相互変調２次歪をキャンセルすることが難しいという課題があった。
【０００８】
すなわち、周波数帯域において帯域制限がない受信システムや、帯域の狭い信号を取り扱う場合には、特許文献２に記載されている方法を用いるだけで、相互変調２次歪をキャンセルできる。
【０００９】
しかしながら、ダイレクトサンプリング受信機のような広帯域な信号を取り扱う受信システムでは、相互変調２次歪の周波数依存特性を考慮しなければ、精度の高い相互変調２次歪のキャンセル機能を実現させることが困難となる。
【００１０】
本発明の目的は、高精度に相互変調２次歪をキャンセルさせることができる歪補正受信機及び歪補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の歪補正受信機の一つの態様は、入力信号に受信処理を行って受信信号を出力する受信処理部と、前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、周波数特性付与部と、重み付け部とを有し、前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する補正信号生成部と、前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する補正信号注入部と、を具備する。
【００１２】
本発明の歪補正受信機の一つの態様は、前記周波数特性付与部は、前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与し、前記重み付け部は、前記受信処理部の周波数特性が付与された前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整して、前記補正信号を生成する。
【００１３】
本発明の歪補正受信機の一つの態様は、前記重み付け部は、前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整し、前記周波数特性付与部は、重み付けされた前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与して、前記補正信号を生成する。
【００１４】
本発明の歪補正方法の一つの態様は、入力信号に受信処理を行って受信信号を出力し、前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成し、前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成し、前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、受信処理部において発生する歪成分の周波数特性を考慮した補正信号を用いて、歪成分がキャンセルされるようになるので、受信処理部において、入力信号が大きく帯域制限されるような場合においても、高精度に相互変調次歪みをキャンセルすることができる。これにより、通信品質が良好な広帯域な受信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】特許文献２に記載の歪補正回路の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図４】ダイレクトサンプリング受信機の構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態３に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態４に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態５に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態６に係る受信機の要部構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図２は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２の受信機１００において、受信処理部１１０を経由するパスをメインパスと呼び、レプリカ信号生成部１２０及び補正信号生成部１３０を経由するパスをレプリカパスと呼ぶ。
【００２０】
本実施の形態では、メインパスにおいて発生した相互変調２次歪成分を、レプリカパスにおいて補正信号として生成し、補正信号注入部１４０において、この補正信号の逆相信号を混合信号に注入することにより、２次歪成分をキャンセル（相殺）する。
【００２１】
受信処理部１１０は、受信機１００に入力された信号（入力信号）に対し、受信処理を行い、受信信号を出力する。このとき、受信処理部１１０では、同時に相互変調２次歪も発生する。そのため、相互変調２次歪が混合された受信信号が、受信処理部１１０より出力される。
【００２２】
レプリカ信号生成部１２０は、入力信号の相互変調２次歪成分を生成する。例えば、レプリカ信号生成部１２０は、２乗回路とローパスフィルタとによって実現される。そして、２乗回路は、入力信号を２乗することにより、受信処理部１１０で発生する相互変調２次歪と同じ周波数成分を含む信号を生成する。そして、ローパスフィルタは、２乗回路により生成された相互変調２次歪と同じ周波数成分を含む信号から高調波成分を除去して、レプリカ信号以外の余分な信号成分を取り除き、受信処理部１１０で発生する相互変調２次歪のレプリカ信号を生成する。
【００２３】
なお、２乗回路として、ダイオード検波回路を用いてもよい。また、２乗回路は、正相ゲート入力した出力と逆相ゲート入力した出力の和電流を得ることによって２乗演算を実施するようにしてもよい。
【００２４】
補正信号生成部１３０は、周波数特性付与部１３１及び重み付け部１３２を有し、レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する。
【００２５】
具体的には、周波数特性付与部１３１は、レプリカ信号に対して、受信処理部１１０の周波数特性を付与する。なお、周波数特性付与部１３１は、受信処理部１１０の周波数特性と同じ周波数特性を付与する必要がある。受信処理部１１０の周波数特性は、設計段階でシミュレーション等によって特定することができる。例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse
Response）型やＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型などの様々な型のフィルタが知られているが、その中から前述の周波数特性に最も近い型のフィルタを選択し、そのフィルタ係数をシミュレーション等により最適化することにより受信処理部１１０と等価な周波数特性の近似を実施することができる。なお、ここで要求される許容近似特性は、このシステムで要求される歪特性から逆算して求められる。
【００２６】
広帯域な信号を扱うシステムにおいては、キャンセルのターゲットとなる相互変調２次歪も広帯域になっている。従って、レプリカパスにより生成される補正信号に、全ての周波数領域において、メインパスから出力される受信信号と同じ信号の大きさになるよう周波数特性を付与する必要がある。このように周波数特性を付与することにより、高精度に相互変調２次歪をキャンセルさせることができる。
【００２７】
また、重み付け部１３２は、周波数特性付与部１３１により受信処理部１１０の周波数特性を付与されたレプリカ信号に対して最適な重み付けを行うことによりゲインを調整して、補正信号を生成する。具体的には、後段の補正信号注入部１４０において、補正信号の逆相信号が受信信号と加算される際に、最適なゲインで加算されるよう、重み付け部１３２は、重み付けにより、周波数特性付与部１３１により受信処理部１１０の周波数特性を付与されたレプリカ信号のゲインを増幅又は減衰する。
【００２８】
なお、重み付け部１３２は、可変ゲインアンプや多段のカレントミラー回路を用いることにより実現することができる。
【００２９】
補正信号注入部１４０は、受信処理部１１０から出力される相互変調２次歪みを含む受信信号に、補正信号生成部１３０から出力される補正信号の逆相信号を注入（加算）して、受信信号から２次歪成分をキャンセル（相殺）する。
【００３０】
そして、２次歪成分がキャンセルされた受信信号は、後段のＡＤコンバータ及びデジタル信号処理部（共に図示せぬ）等において、復調処理が施され復調される。
【００３１】
以上のように、本実施の形態では、受信処理部１１０は、入力信号に受信処理を行って、受信信号を出力する。レプリカ信号生成部１２０は、入力信号を用いて、入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成する。補正信号生成部１３０は、周波数特性付与部１３１及び重み付け部１３２を有し、周波数特性付与部１３１は、レプリカ信号に受信処理部１１０の周波数特性を付与する。また、重み付け部１３２は、受信処理部１１０の周波数特性が付与されたレプリカ信号のゲインを調整（増幅又は減衰）して、最適な重みを付与して、補正信号を生成する。補正信号注入部１４０は、補正信号の逆相信号を受信信号に加算して、受信信号を補正する。
【００３２】
これにより、受信処理部１１０において発生する２次歪成分の周波数特性を考慮した補正信号を用いて、２次歪成分がキャンセルされるようになるので、受信処理部１１０において、入力信号が大きく帯域制限されるような場合においても、高精度に相互変調２次歪みをキャンセルすることができる。
【００３３】
なお、以上の説明では、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の前段に配置される場合について説明したが、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の後段に配置されていてもよい。この場合には、重み付け部１３２は、レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整し、周波数特性付与部１３１は、重み付けされたレプリカ信号に受信処理部１１０の周波数特性を付与して、補正信号を生成する。
【００３４】
また、図２に示すように、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の前段に設けられる場合には、周波数特性付与部１３１が、レプリカ信号生成部１２０に含まれるローパスフィルタと一体になっていてもよい。
【００３５】
また、周波数特性付与部１３１が、重み付け部１３２の後段に設けられる場合には、周波数特性付与部１３１が、補正信号注入部１４０と一体になっていてもよい。
【００３６】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１において説明した受信機を、ダイレクトサンプリング受信機に適用した場合について説明する。
【００３７】
図３は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。
【００３８】
図３において、ミキサ２１１と、ＳＣＦ（Switched Capacitor Filter：スイッチトキャパシタフィルタ）２１２の２つの構成より、ダイレクトサンプリング（ＤＳＭ）受信機２１０が構成される。
【００３９】
本実施の形態に係る受信機２００は、上記ダイレクトサンプリング受信機２１０に加え、レプリカ信号生成部２２０及び補正信号生成部２３０を有する。
【００４０】
以下では、図３の受信機２００において、ミキサ２１１及びＳＣＦ２１２を経由するパスをメインパスと呼び、レプリカ信号生成部２２０及び補正信号生成部２３０を経由するパスをレプリカパスと呼ぶ。
【００４１】
レプリカ信号生成部２２０は、入力信号の相互変調２次歪成分を生成する。本実施の形態では、レプリカ信号生成部２２０として、２乗回路２２１及びローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）２２２を用いる場合について説明する。
【００４２】
補正信号生成部２３０は、周波数特性付与部及び重み付け部を有し、レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する。
【００４３】
本実施の形態では、周波数特性付与部として、ＩＩＲフィルタ２３１を用いる。ＩＩＲフィルタ２３１で付与される周波数特性は、メインパスに配置されたダイレクトサンプリング受信機２１０において付与される周波数特性と同じであり、メインパスとレプリカパスとの間で、トータルの周波数特性が等価になるように付与される。なお、周波数特性付与部としてのＩＩＲフィルタ２３１において、ＳＣＦ２１２で与えられる周波数特性を近似的に付与してもよい。
【００４４】
重み付け部としては、カレントミラー回路２３２を用いる。
【００４５】
ダイレクトサンプリング受信機２１０を構成するミキサ２１１とＳＣＦ２１２の詳細な構成を図４に示す。おおまかな構成として、ダイレクトサンプリング受信機２１０は、ミキサ２１１とＳＣＦ２１２とにより構成される。ここで、図４の構成について説明する。
【００４６】
ＳＣＦ２１２において、ＳＣＦ制御部３３６では、サンプリング受信機を動作させるため制御スイッチ３２２，３２６，３２３，３２７，３２８，３２９，３３２，３３３をミキサ２１１のＬＯ入力スイッチ３１２のタイミングと連動して制御される。ＬＯ入力における第１周期において、制御スイッチ３２２，３２７，３２８，３３３がＯＮになり、制御スイッチ３２６，３２３，３２９，３３２がＯＦＦになる。
【００４７】
次にＬＯ入力の第２周期において制御スイッチ３２６，３２３，３２９，３３２がＯＮになり、制御スイッチ３２２，３２７，３２８，３３３がＯＦＦになり、ＬＯ入力における第３周期以降は。前述の第１周期と第２周期とが繰り返し行われる。
【００４８】
これらのスイッチの切り替え動作を行うことによって、ＬＯ入力スイッチ３１２で実施されるサンプリング出力に対して、電荷をＬＯ周期ごとにメインローテートキャパシタ３２４のＭＣＲ容量（ＭＣＲ）と、メインローテートキャパシタ３２５の容量（ＭＣＲ）とを交互に充電することにより、ＩＩＲ特性が付与される。
【００４９】
図４のＤＡＣ（Digital to Analog Converter：デジタルアナログコンバータ）３３５が、実施の形態１における補正信号注入部１４０に該当する。このＤＡＣ３３５に対して、レプリカパスで生成された補正信号の逆相信号をプリチャージ電圧として入力することによって、ダイレクトサンプリング受信機２１０で発生した相互変調２次歪信号のキャンセルを実施できる。なお、ＤＡＣ３３５を介さないで、補正信号注入部１４０が、直接アナログの補正信号の逆相信号を、バッファキャパシタ３３４に注入するとしてもよい。ＤＡＣ３３５に対してプリチャージ電圧を入力することにより、ＤＳＭ受信機の初期電荷の設定と、相互変調２次歪の補正を１つの回路で同時に実現することができるようになる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、受信処理部が、入力信号をサンプリングするミキサ２１１と、ミキサ２１１によりサンプリングされた信号を周波数変換するＳＣＦ２１２と、を含むＤＳＭ（ダイレクトサンプリングミキサ）受信機であって、周波数特性付与部としてのＩＩＲフィルタ２３１は、ダイレクトサンプリング受信機２１０で付与されるＩＩＲ特性と同じ周波数特性を付与する。これにより、ダイレクトサンプリング受信機２１０
において発生する２次歪成分の周波数特性を考慮した補正信号により、２次歪成分がキャンセルされるようになるので、高精度に相互変調２次歪みをキャンセルすることができる。
【００５１】
（実施の形態３）
図５は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図５の受信機４００において、実施の形態２の受信機２００と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図５の受信機４００は、図３の受信機２００に対して、補正信号生成部２３０に代えて、補正信号生成部４１０を有し、実施の形態２とは、レプリカ信号に対する周波数特性の付与及び重み付けの方法が異なる。
【００５２】
補正信号生成部４１０は、ＤＣ検出部４２１及びＡＣ検出部４２２から構成される周波数特性付与部４２０と、ＤＣ成分重み付け部４３１及びＡＣ成分重み付け部４３２とから構成される重み付け部４３０と、加算器４４０とを有する。
【００５３】
ＤＣ検出部４２１は、レプリカ信号生成部２２０（２乗回路２２１及びＬＰＦ２２２）によって生成されたレプリカ信号から、ＤＣ成分を検出し、検出したＤＣ成分をＤＣ成分重み付け部４３１に出力する。
【００５４】
ＡＣ検出部４２２は、レプリカ信号生成部２２０（２乗回路２２１及びＬＰＦ２２２）によって生成されたレプリカ信号から、ＡＣ成分を検出し、検出したＡＣ成分をＡＣ成分重み付け部４３２に出力する。
【００５５】
ＤＣ検出部４２１及びＡＣ検出部４２２の具体的な実現方法は、アナログドメインで実現する方法とデジタルドメインで実現する方法の２通りが挙げられる。デジタルドメインで実現する方法は、入力信号に対して十分な期間の時間平均を取ることによりＤＣ成分検出し、入力信号からそのＤＣ成分を引き算することによりＤＣ成分及びＡＣ成分を検出することができる。アナログドメインで実現する場合は、ＤＣ検出部４２１ではローパスフィルタを実装し、ＡＣ検出部４２２ではハイパスフィルタを実装することにより実現できる。
【００５６】
ＤＣ成分重み付け部４３１は、ＤＣ成分に重み付けすることにより、ＤＣ成分のゲインを調整する。
【００５７】
また、ＡＣ成分重み付け部４３２は、ＡＣ成分に重み付けすることにより、ＡＣ成分のゲインを調整する。
【００５８】
加算器４４０は、それぞれ重み付けされたＤＣ成分及びＡＣ成分を加算して、補正信号を生成する。そして、加算器４４０は、補正信号の逆相信号をＤＡＣ３３５に出力する。
【００５９】
このようにして、ＳＣＦ２１２の中にあるＤＡＣ３３５（補正信号注入部に該当）に、補正信号の逆相信号が注入されることにより、２次歪号のキャンセルが行われる。
【００６０】
ダイレクトサンプリング受信機２１０のようにダウンサンプリングされた希望波が０Ｈｚから非常に小さい周波数領域に変換されるようなゼロＩＦのシステムにおいては、取り扱う信号の周波数成分がＤＣ成分近傍である。そのため、ＤＣ成分とＤＣ近傍とのように２つの周波数成分に特化して周波数特性を付与することができる。これにより、実施の形態１と比べて、回路規模や重み付け（ゲイン）パラメータの決定工数などを大幅に削減することができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態では、周波数特性付与部４２０は、レプリカ信号からＡＣ成分及びＤＣ成分を検出し、重み付け部４３０は、ＡＣ成分及びＤＣ成分の各々に対して個別に重み付けを行い、加算器４４０は、重み付けされたＡＣ成分と重み付けされたＤＣ成分の加算結果を、補正信号として生成する。これにより、ゼロＩＦシステムのように、希望波が０Ｈｚ近傍の周波数領域に変換される場合に、ＤＣ成分とＤＣ近傍との２つの周波数成分に特化して周波数特性を付与することができるので、実施の形態１と比べて、回路規模や重み付け（ゲイン）パラメータの決定工数などを大幅に削減することができる。
【００６２】
（実施の形態４）
図６は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図６の受信機５００において、実施の形態２の受信機２００と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図６の受信機５００は、図３の受信機２００に対して、補正信号生成部２３０に代えて、補正信号生成部５１０を有し、実施の形態２とは、レプリカ信号に対する周波数特性の付与及び重み付けの方法が異なる。
【００６３】
実施の形態４では、周波数特性をレプリカ信号に付与するために、補正信号生成部５１０として適応フィルタを用いる。図６には、適応フィルタの一例として、多段のＦＩＲ型の適応フィルタ（ＦＩＲ適応フィルタ）５２０を示す。
【００６４】
実施の形態２において付与することができる周波数特性は、設計時に設定した固定の特性であり、実施の形態２では、その特性に対して一様の重み付けを施すことしかできない。一方、本実施の形態では、周波数特性を適応フィルタで表現することができるため、フィルタ係数を調整することにより、任意の周波数特性を付与することができる。さらに、本実施の形態では、フィルタ係数雄蝶制することにより、レプリカ信号に対する重み付け処理を、適応フィルタにおいて同時に実施することができる。
【００６５】
なお、ダイレクトサンプリング受信機２１０において生成される周波数特性は、ＩＩＲ特性である。そのＩＩＲ特性と等価な周波数特性を、多段のＦＩＲ適応フィルタで再現しなければならない。
【００６６】
一般的に、ＩＩＲ特性は、出力信号が再び入力信号に加算され無限の応答特性を持つ。そのため、ＦＩＲ型のフィルタにおいて、出力信号のフィードバックによる再帰特性を表現するためにＴＡＰ数Ｎを無限に増やすことができれば、任意のＩＩＲ特性は多段のＦＩＲ特性で実現することができる。
【００６７】
さらに、ダイレクトサンプリング受信機２１０はゼロＩＦシステムであるため、全ての周波数領域で周波数特性をフィッティングさせる必要はなく、ＤＣ成分近傍の限定された周波数領域でのみフィッティングできればよい。そのため、比較的少ない段数のＦＩＲフィルタでダイクトサンプリング受信機のＩＩＲ特性を近似することができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態では、補正信号生成部５１０が、多段のＦＩＲ適応フィルタ５２０により構成される。これにより、周波数特性の付与及び重み付けをＦＩＲ適応フィルタ５２０により実現することができる。また、ダイレクトサンプリング受信機２１０では、ＤＣ成分近傍の限定された周波数領域でのみ、周波数特性及び重み付けを行えばよいため、比較的少ない段数のＦＩＲフィルタで、２次歪み成分をキャンセルすることができる。
【００６９】
（実施の形態５）
図７は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図７の受信機６００において、実施の形態４の受信機５００と共通する構成部分には、図６と同
一の符号を付して説明を省略する。図７の受信機６００は、図６の受信機５００に対して、補正信号生成部４１０に代えて、補正信号生成部６１０を有する。本実施の形態では、ＦＩＲ適応フィルタ５２０で使用する重み付け（ゲイン）パラメータを、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて、通常通信を実施しながら、適応更新的に決定でき、この点が実施の形態４と異なる。
【００７０】
相関演算部６１１は、ＳＣＦ２１２から出力される、受信信号に補正信号の逆相信号が加算された後の補正後信号（出力信号）とレプリカ信号との間の相関演算を行い、相関値を得る。
【００７１】
ＬＭＳ演算部６１２は、この相関値を用いて、ＦＩＲ適応フィルタ５２０で使用する最適な重み付け（ゲイン）パラメータを決定する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態では、ＦＩＲ適応フィルタ５２０のフィルタ係数は、レプリカ信号と補正信号注入部（ＳＣＦ２１２に含まれる）より出力される補正後の受信信号との相関値に基づいて、ＬＭＳアルゴリズムを用いて求められたフィルタ係数である。このように、本実施の形態では、動的な適応システムとなるため、実施の形態４と比較して、温度変化による特性変更に対してリアルタイムに対応することができる。また、適応システムを実施の形態４の構成と比べて極めて小さい回路の追加により実現することができる。
【００７３】
（実施の形態６）
図８は、本実施の形態に係る受信機の要部構成を示すブロック図である。なお、図８の受信機７００において、実施の形態２の受信機２００と共通する構成部分には、図３と同一の符号を付して説明を省略する。図８の受信機７００は、図３の受信機２００に対して、補正信号生成部２３０に代えて、補正信号生成部７１０を有する。
【００７４】
補正信号生成部７１０は、補正信号生成部２３０に対し、ＩＩＲフィルタ２３１により構成される周波数特性付与部を削除した構成を採る。
【００７５】
ＳＣＦ２１２の内部構成は、既に図４に示した。ただし、本実施の形態では、ＳＣＦ２１２において、フィードバックキャパシタ３３０，３３１の容量ＣＦが、ヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと同じ容量値に設定されていることが特徴である。
【００７６】
ダイレクトサンプリング受信システムにおいて、ヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと、メインローテートキャパシタ３２４，３２５の容量ＭＣＲよりＩＩＲ特性のインパルス応答が決まる。このＩＩＲ特性は、次の式（１）で表される。
【００７７】
【数１】
2010106752.tif 000014
一方、ＤＡＣ３３５から見て容量ＣＦと容量ＭＣＲの比よりＩＩＲ特性のインパルス応答が決まる。このＩＩＲ特性は、次の式（２）で表される。
【００７８】
【数２】
2010106752.tif 000015
これらのインパルス応答より、それぞれのＩＩＲ特性のカットオフ周波数は、それぞれ式（３−１）、式（３−２）のように求められる。
【００７９】
【数３】
2010106752.tif 000016
ここで容量ＣＦと容量ＣＨとを同じ容量値に設定すると、２つのＩＩＲ特性のカットオフ周波数を同じにすることができる。
【００８０】
このように、フィードバックキャパシタ３３０，３３１の容量ＣＦをヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと同じ容量値に設定することにより、受信システムで付与されるＩＩＲ特性と全く同じ周波数特性を、レプリカ信号に付与して、補正信号を生成することができる。つまり、２次歪成分をキャンセルするための補正信号を生成するために、新規に周波数特性付与部を用意する必要がなくなる。そのため、実施の形態２と比べて、より小さい回路構成で、２次歪成分をキャンセルすることができるようになる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態では、ＳＣＦ２１２に含まれるフィードバックキャパシタ３３０，３３１の容量ＣＦは、ヒストリキャパシタ３２１の容量ＣＨと同じ値に設定される。これにより、周波数特性付与部を設けずとも、補正信号を生成することができるため、より小さい回路構成で、２次歪成分をキャンセルすることができる。
【００８２】
２００９年３月１９日出願の特願２００９−０６７４１０に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明にかかる歪補正受信機及び歪補正方法は、広帯域な受信システムにおいて、相互変調２次歪を精度よくキャンセルさせることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１００，２００，４００，５００，６００，７００  受信機
１１０  受信処理部
１２０，２２０  レプリカ信号生成部
１３０，２３０，４１０，５１０，６１０，７１０  補正信号生成部
１３１，４２０  周波数特性付与部
１３２，４３０  重み付け部
１４０  補正信号注入部
２１０  ダイレクトサンプリング受信機
２１１  ミキサ
２１２  ＳＣＦ
２２１  ２乗回路
２２２  ＬＰＦ
２３１  ＩＩＲフィルタ
２３２  カレントミラー回路
３１１  定電流源
３１２  ＬＯ入力スイッチ
３２１  ヒストリキャパシタ
３２２，３２３，３２６，３２７，３２８，３２９，３３２，３３３  制御スイッチ
３２４，３２５  メインローテートキャパシタ
３３０，３３１  フィードバックキャパシタ
３３４  バッファキャパシタ
３３５  ＤＡＣ
３３６  ＳＣＦ制御部
４２１  ＤＣ検出部
４２２  ＡＣ検出部
４３１  ＤＣ成分重み付け部
４３２  ＡＣ成分重み付け部
４４０  加算器
５２０  ＦＩＲ適応フィルタ
６１１  相関演算部
６１２  ＬＭＳ演算部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に受信処理を行って受信信号を出力する受信処理部と、
前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
周波数特性付与部と、重み付け部とを有し、前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成する補正信号生成部と、
前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する補正信号注入部と、
を具備する歪補正受信機。
【請求項２】
前記周波数特性付与部は、前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与し、
前記重み付け部は、前記受信処理部の周波数特性が付与された前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整して、前記補正信号を生成する、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項３】
前記重み付け部は、前記レプリカ信号に重み付けすることによりゲインを調整し、
前記周波数特性付与部は、重み付けされた前記レプリカ信号に前記受信処理部の周波数特性を付与して、前記補正信号を生成する、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項４】
前記周波数特性付与部は、前記受信処理部において前記入力信号に付与される周波数特性と同じ周波数特性を付与する、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項５】
前記周波数特性付与部は、前記受信処理部において前記入力信号に付与される周波数特性から、前記レプリカ信号生成部及び前記重み付け部において付与される周波数特性を減算した周波数特性を付与する、
請求項１に記載の歪補正受信機。
【請求項６】
前記受信処理部が、前記入力信号をサンプリングするミキサと、前記ミキサによりサンプリングされた信号を周波数変換するスイッチトキャパシタフィルタと、を含むＤＳＭ（ダイレクトサンプリングミキサ）である、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項７】
前記周波数特性付与部は、前記ＤＳＭで付与されるＩＩＲ特性と同じ周波数特性を付与する、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項８】
前記補正信号注入部は、
前記補正信号としてプリチャージ電圧を注入する、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項９】
前記スイッチトキャパシタフィルタに含まれるフィードバックキャパシタの容量値は、ヒストリキャパシタの容量値と同じ値に設定される、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項１０】
前記周波数特性付与部は、前記レプリカ信号からＡＣ成分及びＤＣ成分を検出し、
前記重み付け部は、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分の各々に対して個別に重み付けを行い、
前記補正信号生成部は、重み付けされた前記ＡＣ成分と重み付けされた前記ＤＣ成分との加算結果を、前記補正信号として生成する加算器、を更に具備する、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項１１】
前記周波数特性付与部は、多段のＦＩＲ適応フィルタにより構成される、
請求項６記載の歪補正受信機。
【請求項１２】
前記ＦＩＲ適応フィルタのフィルタ係数は、前記レプリカ信号と前記補正信号注入部より出力される信号との相関値に基づいて、ＬＭＳアルゴリズムを用いて求められたフィルタ係数である、
請求項１１記載の歪補正受信機。
【請求項１３】
前記レプリカ信号生成部は、前記入力信号に対して２乗演算を実施する２乗回路と、２乗演算により発生した高調波成分を取り除くローパスフィルターとから構成される、
請求項１記載の歪補正受信機。
【請求項１４】
前記２乗回路が、ダイオード検波回路である、
請求項１３記載の歪補正受信機。
【請求項１５】
前記２乗回路は、正相ゲート入力した出力と逆相ゲート入力した出力の和電流を得ることによって２乗演算を実施する、
請求項１３記載の歪補正受信機。
【請求項１６】
入力信号に受信処理を行って受信信号を出力し、
前記入力信号を用いて、前記入力信号の相互変調歪成分のレプリカ信号を生成し、
前記レプリカ信号の周波数特性及びゲインを調整して、補正信号を生成し、
前記補正信号の逆相信号を前記受信信号に加算して、前記受信信号を補正する、
歪補正方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010106752.tif 000017
【図２】
2010106752.tif 000018
【図３】
2010106752.tif 000019
【図４】
2010106752.tif 000020
【図５】
2010106752.tif 000021
【図６】
2010106752.tif 000022
【図７】
2010106752.tif 000023
【図８】
2010106752.tif 000024
【国際調査報告】
2010106752.tif 000025
2010106752.tif 000026
2010106752.tif 000027