(57)【要約】良好な直線性性能及びより高い受信ＳＮ比を実現するために受信器を操作する技術が記述される。この受信器は、例えば個別の利得状態を有する低雑音増幅器（ＬＮＡ）などの１またはそれ以上の回路ブロックを含む。利得状態はスイッチポイントに基づいて選択され、各スイッチポイントは、ある利得状態から他の利得状態へと切り替える特定の受信信号レベルを表す。スイッチポイントは、妨害電波の有無又は強度若しくは周波数により特徴付けられるチャネル状態に基づいて、動的に選択される。第１のスイッチポイントの組が、妨害電波が検出されたときに選択され、また第２のスイッチポイントの組が、妨害電波が検出されなかったときに選択される。これらの利得状態は、使用のために選択されたスイッチポイントの組に従って選択される。【選択図】    図４
2009537111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのプロセッサを備える装置であって、
前記プロセッサは、
受信器により観測されるチャネル状態を決定し、
前記チャネル状態に基づいて、前記受信器の複数の利得状態のためにスイッチポイントを選択し、
前記スイッチポイントに従って、前記複数の利得状態を選択するように構成されている、装置。
【請求項２】
異なるチャネル状態のための、スイッチポイントの複数の組を格納するように構成されたメモリを更に備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記チャネル状態に基づいて、前記スイッチポイントの複数の組を選択するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の利得状態は、前記受信器内の低雑音増幅器（ＬＮＡ）に対するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記チャネル状態は、妨害電波の有無により特徴付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
受信信号内の妨害電波を検出するように構成された妨害電波検出器を更に備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記妨害電波検出器は、妨害電波が検出された場合に前記少なくとも１つのプロセッサに対して割り込みを生成するように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのプロセッサは、
妨害電波が検出された場合に、第１のスイッチポイントの組を選択し、
妨害電波が検出されなかった場合に、第２のスイッチポイントの組を選択するように構成されている、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の組内の前記スイッチポイントは、前記第２の組内の対応するスイッチポイントよりも低い、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の組の前記スイッチポイントは、妨害電波が存在する場合に、前記受信器に対する直線性要求を満たすように定義される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の組内の前記スイッチポイントは、妨害電波が存在しない場合に、前記第１の組内のスイッチポイントよりも高い信号品質を実現するように定義される、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記スイッチポイントは、減少する受信信号レベルのための第１のスイッチポイントのサブセットと、増加する受信信号レベルのための第２のスイッチポイントのサブセットとを備え、前記第１のサブセット内の前記スイッチポイントは、前記第２のサブセット内の対応するスイッチポイントよりも低い、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記スイッチポイントのそれぞれは、２つの利得状態に関連し、前記２つの利得状態のうちの１つから前記２つの利得状態のうちの他の利得状態へと切り替える特定の受信信号レベルを表す、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのプロセッサは、
受信信号の受信信号レベルを決定し、
前記スイッチポイントに対して前記受信信号レベルを比較し、
前記比較の結果に基づいて、前記複数の利得状態の１つを選択するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記受信器内の低雑音増幅器（ＬＮＡ）のバイアス電流を、妨害電波の有無に基づいて決定するように構成されている、請求項４に記載の装置。
【請求項１５】
受信器により観測されるチャネル状態を決定することと、
前記チャネル状態に基づいて、前記受信器の複数の利得状態のためにスイッチポイントを選択することと、
前記スイッチポイントに従って、前記複数の利得状態を選択することと、
を備える方法。
【請求項１６】
異なるチャネル状態のための、スイッチポイントの複数の組を格納することと、
前記チャネル状態に基づいて、前記スイッチポイントの複数の組のうちの１つを提供することとを更に備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記スイッチポイントを前記選択することは、
妨害電波が検出された場合に、第１のスイッチポイントの組を選択することと、
妨害電波が検出されなかった場合に、第２のスイッチポイントの組を選択することとを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の利得状態を選択することは、
受信された信号の受信信号レベルを決定することと、
前記スイッチポイントに対して前記受信信号レベルを比較することと、
前記比較の結果に基づいて、前記複数の利得状態の１つを選択することとを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
受信器により観測されるチャネル状態を決定する手段と、
前記チャネル状態に基づいて、前記受信器の複数の利得状態のためにスイッチポイントを選択する手段と、
前記スイッチポイントに従って、前記複数の利得状態を選択する手段と、
を備える装置。
【請求項２０】
異なるチャネル状態のための、スイッチポイントの複数の組を格納する手段と、
前記チャネル状態に基づいて、前記スイッチポイントの複数の組を提供する手段とを更に備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記スイッチポイントを選択する手段は、
妨害電波が検出された場合に、第１のスイッチポイントの組を選択する手段と、
妨害電波が検出されなかった場合に、第２のスイッチポイントの組を選択する手段とを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記複数の利得状態を選択する手段は、
受信された信号の受信信号レベルを判断する手段と、
前記スイッチポイントに対して前記受信信号レベルを比較する手段と、
前記比較の結果に基づいて、前記複数の利得状態のうちの１つを選択する手段とを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
コンピュータで読み取り可能な媒体を備えるコンピュータプログラムプロダクトであって、前記媒体は、
コンピュータに、受信器により観測されるチャネル状態を決定させるためのコードと、
コンピュータに、前記受信器の複数の利得状態のためのスイッチポイントを、前記チャネル状態に基づいて選択させるためのコードと、
コンピュータに、前記スイッチポイントに従って前記複数の利得状態を選択させるためのコードと、
を備える、コンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２４】
妨害電波が検出された場合に、第１のスイッチポイントの組を選択するためのコードと、
妨害電波が検出されなかった場合に、第２のスイッチポイントの組を選択するためのコードとを更に備える、請求項２３に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２５】
ワイヤレス機器における受信器であって、
受信信号内の妨害電波を検出するように構成された妨害電波検出器と、
スイッチポイントに基づいて選択される複数の利得状態を有する低雑音増幅器（ＬＮＡ）とを備え、
前記スイッチポイントは、妨害電波の有無によって特徴付けられるチャネル状態により決定される、受信器。
【請求項２６】
妨害電波が検出された場合に、第１のスイッチポイントの組が前記受信器のために用いられ、妨害電波が検出されなかった場合に、第２のスイッチポイントの組が前記受信器のために用いられる、請求項２５に記載の受信器。
【請求項２７】
前記ＬＮＡは、前記複数の利得状態を提供するように構成可能な複数のステージを備える、請求項２５に記載の受信器。
【請求項２８】
前記ＬＮＡは、前記複数の利得状態を提供するように構成可能な単一のＬＮＡステージと複数の回路パスとを備え、各回路パスは前記ＬＮＡステージの利得を変更するか、又は前記ＬＮＡステージに対するバイパスパスを提供する、請求項２５に記載の受信器。
【請求項２９】
前記妨害電波検出器は、
閾値に対してベースバンド信号レベルを比較し、
前記比較の結果をフイルタリングして前記受信信号内の妨害電波を検出する、請求項２５に記載の受信器。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、「最適なＥＶ−ＤＯスループットのための動的ＬＮＡスイッチポイント」という名称で２００６年５月１２日に出願された米国仮出願第６０／７９９，８８２、及び「チャネル状態に基づく動的ＬＮＡスイッチポイント」という名称で２００６年６月１３日に出願された米国仮出願第６０／８１３，５００への優先権を主張し、これらは本願の出願人に譲渡され、本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に通信に関し、より詳細には、通信システム内の受信器の操作のための技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
高性能受信器の設計は、さまざまな設計思想により挑戦的なものとなる。多くの用途に対して、システム仕様を満たすために及び／又は良好なデータパーフォーマンスを実現するために、高い受信器性能が要求される。受信器性能は、ダイナミックレンジ、直線性、及び雑音特性などのさまざまなパラメータにより特徴付けられる。ダイナミックレンジは、受信器が処理することを期待される受信信号レベルの幅を意味する。直線性は、大きな量のひずみを生成することなしに信号を増幅する能力を意味する。雑音特性は、受信器により生成される雑音の量を意味する。
【０００４】
受信器は通常、全ての適用可能なシステム仕様を満たすように設計される。符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）で９０デシベル（ｄＢ）以上となる広いダイナミックレンジをサポートするために、受信器は複数の個別の利得状態を有し、各利得状態が特定の信号利得及び直線性を提供する。適切な利得状態が、受信信号レベル及びチャネル状態に基づいて選択される。利得状態を切り替えるポイントは、受信器が最悪の場合の動作状態であってもシステム仕様を満たすことができるように定義される。受信器はまた、最悪事態の妨害電波状態であっても直線性要求を満たすために、大きな量の電流でバイアスされる。最悪事態の妨害電波状態に対して受信器を設計し、動作させることにより、次善の信号対雑音比となり、従って、多くの動作環境において、より低いデータスループット及びより高い電力消費を招く。
【０００５】
従って、より良いデータスループットのための良好な直線性性能と信号対雑音比（ＳＮＲ）性能を実現できる受信器の必要性が当分野に存在する。
【発明の開示】
【０００６】
良好な直線性性能及びより高い受信信号対雑音比（ＳＮＲ）を実現するために受信器を操作する技術が（私は、電力消費が本特許の主題とは考えていない）、本明細書で説明される。この受信器は、１またはそれ以上の回路ブロック、例えば個別の利得状態群を有する低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含む。利得状態はスイッチポイントに基づいて選択され、各スイッチポイントは、ある利得状態から他の利得状態へと切り替える特定の受信信号レベルを表している。
【０００７】
一実施形態では、スイッチポイントは、チャネル条件に基づいて動的に選択される。この実施形態では、受信器により観測されるチャネル状態が判断され、また複数の利得状態に対するスイッチポイントが、チャネル状態に基づいて選択される。これらの利得状態は、次に、使用するために選択されたスイッチポイントに従って選択される。
【０００８】
一実施形態では、チャネル状態は、妨害電波の有無によって特徴付けられる。第１のスイッチポイントの組が、妨害電波が検出されたときに選択され、また第２のスイッチポイントの組が、妨害電波が検出されなかったときに選択される。第１の組内のスイッチポイントは、妨害電波が存在する場合の直線性要求を満たすように定義される。第２の組内のスイッチポイントは、妨害電波が無い場合に、より高い受信信号品質（より低い受信雑音指数）を実現するように定義される。
【０００９】
本発明のさまざまな態様及び実施形態が以下でより詳細に説明される。
【００１０】
本発明の態様及び実施形態は、類似の参照符号が全体を通してこれに相当するものとして特定する、添付の図面に関連してなされる上記の詳細な説明を参照することにより、より明確となろう。
【詳細な説明】
【００１１】
「例示の」という言葉は、「例、事例、又は例証の役目をする」ことを意味するものとして、本明細書で用いられる。本明細書で「例示の」と記述された如何なる実施形態又は設計も、必ずしも他の実施形態又は設計よりも好ましい又は好都合であると解釈されるべきではない。
【００１２】
図１は、ワイヤレス機器１００内の受信器１１０のブロック図を示す。ワイヤレス機器１００は、移動局、ユーザ装置、ユーザ端末、加入者装置、ハンドセット、又は他の専門用語で呼ばれる。ワイヤレス機器１００は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、無線モデム、携帯端末、等である。
【００１３】
受信器１１０内では、低雑音増幅器（ＬＮＡ)１２０が受信された無線周波数（ＲＦ）信号を個別の利得で増幅し、増幅されたＲＦ信号を提供する。一実施形態では、ＬＮＡ１２０はそれぞれ異なる利得に対応する複数（Ｍ個）の利得状態を有する。Ｍ個の利得状態の１つが、以下に説明するように選択される。帯域通過フイルタ１２２が増幅されたＲＦ信号をフィルタリングし、調整されたＲＦ信号をもたらす。帯域通過フィルタ１２２は、関心のある周波数帯域（例えば、セルラ帯域又はＰＣＳ帯域）の信号成分を通過させ、帯域外の雑音及び望ましくない信号成分を除去する。帯域通過フィルタ１２２は、弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ又はある他のタイプのフィルタであり得る。
【００１４】
一般に、受信器は、スーパーヘテロダイン・アーキテクチャ又はベースバンドダイレクト・アーキテクチャで実装される。スーパーヘテロダイン・アーキテクチャにおいては、受信された信号は、例えば１つのステージでＲＦから中間周波数（ＩＦ）へ、またその後もう１つのステージでＩＦからベースバンドへのように、複数の段階で低周波数変換される。ベースバンドダイレクト・アーキテクチャにおいては、受信されたＲＦ信号は、１つのステージでＲＦからベースバンドへと直接低周波数変換される。スーパーヘテロダイン・アーキテクチャ及びベースバンドダイレクト・アーキテクチャは、異なる回路ブロックを使用してもよいし、及び／又は異なる要件を有していてもよい。明確にするために、以下の説明は、ベースバンドダイレクト・アーキテクチャに対するものである。
【００１５】
ミキサ１２４ａ及び１２４ｂは、調整されたＲＦ信号をそれぞれ同相（Ｉ）又は直角位相（Ｑ）の局部発振器（ＬＯ）信号で低周波数変換し、Ｉ及びＱベースバンド信号をそれぞれもたらす。ＬＯ信号は所望の周波数のキャリア信号である。Ｉ及びＱのＬＯ信号は９０°位相がずれているが、同じ周波数を有している。ＬＯ生成器１３２は、Ｉ及びＱのＬＯ信号を電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３４からのＶＣＯ信号に基づいて生成する。ＶＣＯ信号の周波数は、関心のあるＲＦチャネルの信号成分がベースバンド又はベースバンド近傍へと低周波数変換されるように選択される。
【００１６】
ローパスフィルタ１２６ａ及び１２６ｂは、Ｉ及びＱベースバンド信号をそれぞれフイルタリングし、関心のあるＲＦチャネル内の望ましい信号成分を通過させ、雑音及び低周波数変換により生成された可能性のある望ましくない成分を除去する。増幅器（ＡＭＰ）１２８ａ及び１２８ｂは、ローパスフィルタ１２６ａ及び１２６ｂからのＩ及びＱベースバンド信号をそれぞれ増幅する。アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）１３０ａ及び１３０ｂは、増幅器（ＡＭＰ）１２８ａ及び１２８ｂからのＩ及びＱアナログ信号をそれぞれディジタル化し、ディジタルプロセッサ１５０にＩ及びＱデータサンプルを提供する。ディジタルプロセッサ１５０は、システムにより指定されるように、ディジタル信号処理（例えば、復調、デインターリーブ、復号化等）をデータサンプルに対して実行する。
【００１７】
図１に示す実施形態において、受信器１１０は、妨害電波検出のために、分離された低周波数変換パスを含む。妨害電波は、望ましい信号成分よりもずっと高い振幅の可能性があり、且つ望ましい信号成分に近接した周波数である可能性のある、望ましくない信号成分である。ミキサ１３８は、調整されたＲＦ信号をＱのＬＯ信号で低周波数変換し、ベースバンド信号をもたらす。妨害電波検出器１４０は、ベースバンド信号を受信し、妨害電波の存在を検出する。他の実施形態では、妨害電波検出は、例えばミキサ１２４ａ及び／又は１２４ｂからのベースバンド信号などのＩ及びＱ受信パス内の信号に基づいて実行される。更なる他の実施形態においては、妨害電波検出はディジタルプロセッサ１５０に提供されたデータサンプルに基づいて実行される。例えば、フーリエ変換をデータサンプル上に実行しても良いし、また妨害電波がフーリエ変換からのスペクトル成分を調べることにより検出されてもよい。妨害電波検出はまた、他の方法で実行されてもよい。
【００１８】
コントローラ／プロセッサ１６０はワイヤレス機器１００におけるさまざまな処理ユニットの動作を命令する。メモリ１６２はワイヤレス機器１００のためのデータ及びプログラムコードを格納する。
【００１９】
図１は受信器１１０の特定の実施形態を示す。一般に、受信器は、増幅器、フィルタ、ミキサ等の１またはそれ以上のステージを用いて信号調整を実行し、これらは図１に示す実施形態からは異なるように配置されてもよい。更に、受信器は、図１に示されていない他の回路ブロックを採用しても良い。
【００２０】
図２Ａは、図１のＬＮＡ１２０の入力における例示の受信ＲＦ信号を示す。受信されたＲＦ信号は、周波数ｆ０に中心がある望ましい信号成分２１２と、周波数ｆ１及びｆ２にそれぞれ位置している２つの妨害電波２１４ａ及び２１４ｂを含む。ｃｄｍａ２０００に対しては、望ましいＣＤＭＡ信号は１．２３ＭＨｚの帯域幅を有する。
【００２１】
ＩＳ−９８Ｄはｃｄｍａ２０００受信器に適用できる２トーンテストを明記している。このテストでは、２つのトーンは望ましいＣＤＭＡ信号の中心周波数から＋／−９００ＫＨｚと＋／−１７００ＫＨｚとに配置され、ＣＤＭＡ信号レベルよりも５８ｄＢ振幅が高い。これらの２つのトーンは、先進移動電話サービス（ＡＭＰＳ）システム内の近傍のベースステーションにより送信される強い干渉信号のモデルとなっている。ＩＳ−９８Ｄは表１で与えられる３つのテストケースを指定している。
【表１】
2009537111.tif 000003
【００２２】
ＬＮＡ１２０又はミキサ１２４などの能動素子は、以下の伝達関数を有する。
【００２３】
ｙ（ｘ）＝ａ１・ｘ＋ａ２・ｘ２＋ａ３・ｘ３＋より高次の項                      式（１）
ここで、ｘは能動素子に対する入力信号、ａ１、ａ２、ａ３は能動素子の直線性を規定する係数、ｙ（ｘ）は能動素子からの出力信号である。
【００２４】
簡単にするために、３次を超えるより高い次数の項は無視し得る。図２Ａの２トーンテストに対して、入力信号は、以下のように表される。
【００２５】
ｘ＝ｒ（ｔ）＋ｇ１・ｃｏｓ（２πｆ１・ｔ）＋ｇ２・ｃｏｓ（２πｆ２・ｔ）      式（２）
ここで、ｒ（ｔ）は時間ｔの関数としての望ましいＣＤＭＡ信号、ｇ１及びｇ２はそれぞれｆ１及びｆ２における妨害電波の振幅である。
【００２６】
理想的な能動素子については、係数ａ２及びａ３は０．０に等しく、出力信号は単にａ１倍された入力信号に等しい。しかしながら、全ての能動素子は、係数ａ２及びａ３により定められるある量の非直線性を経験する。係数ａ２は２次の非直線性の量を規定し、係数ａ３は３次の非直線性の量を規定する。
【００２７】
図２Ｂは、ＬＮＡ１２０の出力における増幅されたＲＦ信号を示す。ＬＮＡ１２０内の非直線性は、（１）例えばｆ２−ｆ１、ｆ２＋ｆ１、２ｆ1及び２ｆ２などの周波数での２次の混変調(inter modulation)（ＩＭ２）成分と、（２）例えば２ｆ１−ｆ２及び２ｆ２−ｆ１などの周波数での３次の混変調（ＩＭ３）成分を引き起こす。ＩＭ２成分は、式（１）のｘ２の項により引き起こされるが、注意深い設計手順により緩和される。ＩＭ３成分は、式（１）のｘ３の項により引き起こされ、これはより大きな問題となる。２トーンテストについては、ｆ１＝＋９００ＫＨｚとｆ２＝+１７００ＫＨｚにおける妨害電波が、２ｆ１−ｆ２＝＋１００ＫＨｚでのＩＭ３成分２１６ａと、２ｆ２−ｆ１＝＋２５００ＫＨｚでのＩＭ３成分２１６ｂとを生成する。＋２５００ＫＨｚのＩＭ３成分は、図１のローパスフィルタ１２６ａ及び１２６ｂによりフィルタリングされる。しかしながら、＋１００ＫＨｚのＩＭ３成分は、望ましい信号の帯域幅内に入り、望ましい信号を劣化させる追加の雑音として振る舞う。
【００２８】
ＩＭ３成分の振幅は、妨害電波の振幅ｇ１及びｇ２のみならず、係数ａ３によっても決定される。より小さなａ３は、通常、能動素子をより多くの電流でバイアスすることで得られる。２ｆ１−ｆ２及び２ｆ２−ｆ１におけるＩＭ３成分の振幅は、それぞれｇ１・ｇ２２とｇ１２・ｇ２のみならず、ａ３によっても拡大される。従って、妨害電波振幅の１ｄＢの増加は、ＩＭ３成分の３ｄＢの増加をもたらす。
【００２９】
ミキサ１２４ａ及び１２４ｂは同様に非直線性を有しており、ＩＭ３成分を生成する。ミキサ１２４ａ及び１２４ｂからのＩＭ３成分の振幅は、先行するＬＮＡ１２０の利得に依存する。具体的には、ＬＮＡ１２０の利得のＸｄＢの増加は、ＬＮＡ１２０の出力において、望ましい信号及び妨害電波のＸｄＢの増加をもたらす。妨害電波でのこのＸｄＢの増加は、ミキサ１２４からのＩＭ３成分の３ＸｄＢの増加をもたらす。従って、妨害電波が存在する場合、ＬＮＡ１２０の利得を下げるのが望ましい。例えば、ＬＮＡ利得を、ケース１からケース２で約１１ｄＢ、ケース２からケース３で更に約１１ｄＢだけ低下させることにより、表１の３つのケース全てに対してミキサ１２４ａ及び１２４ｂに同じ妨害電波レベルを提供することができる。
【００３０】
しかしながら、ＬＮＡ１２０の利得を低下させることは、雑音特性を低下させる可能性がある。能動素子は信号品質を劣化させる熱雑音を生成する。能動素子により生成される雑音の量はほぼ一定であるから、信号品質は、能動素子の利得が低下するにつれ、また信号振幅が低下するにつれて劣化する。雑音劣化の量は、雑音指数（ＮＦ）により定量化でき、これは以下のように表すことができる。
【００３１】
ＮＦｄ＝ＳＮＲｉｎ−ＳＮＲｏｕｔ                                          式（３）
ここで、ＳＮＲｉｎは、能動素子に対する入力信号のＳＮ比（ＳＮＲ）、ＳＮＲｏｕｔは、能動素子からの出力信号のＳＮＲ、ＮＦｄは能動素子の雑音指数である。
【００３２】
ＳＮＲｉｎ、ＳＮＲｏｕｔ、及びＮＦｄはｄＢの単位で与えられる。
【００３３】
もし、複数の能動素子がカスケード結合している場合は、最初の能動素子からｎ番目の能動素子までの雑音指数は、以下のように表すことができる。
【数１】
2009537111.tif 000004
【００３４】
式（４）
ここで、ＮＦｄｎはｎ番目の能動素子の雑音指数、Ｇｎ−１は第１から（ｎ−１）番目までの能動素子の累積利得、ＮＦｎ−１は第１から（ｎ−１）番目までの能動素子の縦続雑音指数（cascaded noise figure）、ＮＦｎは第１からｎ番目までの能動素子の縦続雑音指数である。
【００３５】
式（４）に示すように、能動素子の利得は次の能動素子の縦続雑音指数に影響する。ＬＮＡ１２０は、ミキサ１２４と縦続接続される。従って、ＬＮＡ１２０の利得はミキサ１２４の縦続雑音指数に影響を与える。
【００３６】
図３Ａは、図１のＬＮＡ１２０の一実施形態であるＬＮＡ１２０のブロック図を示す。本実施形態では、ＬＮＡ１２０ａは縦続接続されたＭ段階のステージ３１０ａ〜３１０ｍを含む。第１のステージ３１０ａはＲＦ信号を受信し、最後のＬＮＡステージ３１０ｍは増幅されたＲＦ信号を提供する。各ＬＮＡステージ３１０はそれぞれのＬＮＡステージに並列に接続されたスイッチ３１２を有している。利得制御ユニット３３０ａはスイッチ３１２ａ〜３１２ｍに対する制御を生成する。各スイッチ３１２は、その制御に基づいて閉じられ、または開けられる。バイアス制御ユニット３３２ａはステージ３１０ａ〜３１０ｍに対するバイアス電流を生成する。利得制御ユニット３３０ａ及びバイアス制御ユニット３３２ａは、図１のＬＮＡ制御ユニット１４４の一実施形態である。
【００３７】
各ＬＮＡステージ３１０は特定の利得を提供する。Ｍ段階のステージ３１０ａ〜３１０ｍは、同じ又は異なる利得を提供する。一実施形態では、ＬＮＡステージの異なる組み合わせを可能とすることにより、ＬＮＡ１２０ａ用にＭ段階の利得ステージが得られる。例えば、第１のステージ３１０ａを有効にし且つ残りのステージ３１０ｂ〜３１０ｍをバイパスすることにより最も低い利得状態ＧＭが得られ、２番目に低い利得状態ＧＭ−１は、ＬＮＡステージ３１０ａ及び３１０ｂを有効にし且つ残りのＬＮＡステージをバイパスすることにより得られ、また最も高い利得状態Ｇ１は、Ｍ段階のステージ３１０ａ〜３１０ｍ全てを有効にすることにより得られる。ＬＮＡステージは、このＬＮＡステージにバイアス電流を供給し、そして、このＬＮＡステージに並列に接続されているスイッチを開にすることにより有効にされる。反対に、ＬＮＡステージは、このＬＮＡステージにバイアス電流を供給せず、且つこのＬＮＡステージに並列に接続されているスイッチを閉にすることによりバイパスされる。個別の利得状態は、同様に、他の方法でＬＮＡステージを有効及びバイパスすることにより得ることができる。
【００３８】
図３Ｂは、図１のＬＮＡ１２０の他の実施形態であるＬＮＡ１２０ｂのブロック図を示す。本実施形態では、ＬＮＡ１２０ｂは、単一のＬＮＡステージ３２０、Ｋ個のフイードバック回路３２２ａ〜３２２ｋ、及びＬ本のバイパス経路３２６ａ〜３２６ｌを含んでおり、一般にＫ≧０及びＬ≧０である。ＬＮＡステージ３２０は受信されたＲＦ信号を受け取り、増幅されたＲＦ信号をもたらす。各フイードバック回路３２２はスイッチ３２４と直列に連結し、この組み合わせはＬＮＡステージ３２０をはさんで結合されている。各バイパス経路３２６はスイッチ３２８と直列に連結し、この組み合わせはＬＮＡステージ３２０と並列に結合されている。利得制御ユニット３３０ｂはスイッチ３２４ａ〜３２４ｋ及びスイッチ３２８ａ〜３２８ｌに対する制御を生成する。各スイッチは、制御に基づいて閉又は開となる。バイアス制御ユニット３３２ｂはＬＮＡステージ３２０に対するバイアス電流を生成する。利得制御ユニット３２０ｂ及びバイアス制御ユニット３３２ｂは、図１のＬＮＡ制御ユニット１４４の他の実施形態である。
【００３９】
各フイードバック回路３２２は、ＬＮＡステージ３２０に対して異なる利得を提供する。各バイパス経路３２６は、受信されたＲＦ信号に対して異なる量の減衰をもたらす。さまざまなフイードバック回路３２２又はさまざまなバイパス経路３２６を有効にすることにより、さまざまな利得状態がＬＮＡ１２０ｂに対して得られる。
【００４０】
図３Ａ及び３Ｂは、２つの例となるＬＮＡ設計を示している。本明細書で説明された技術は同様に、個別の利得状態を有する他のＬＮＡで用いられてもよい。
【００４１】
一実施形態では、ＬＮＡスイッチポイントはチャネル状態に基づいて決定される。スイッチポイントは、ＬＮＡが１つの利得状態から他の利得状態に切り替わる点である。Ｍ個の利得状態を伴うＬＮＡに対しては、Ｍ−１個のスイッチポイントが有る。各スイッチポイントは、特定の受信信号レベル／強度、特定の受信パイロット電力、特定の受信信号品質、又は何らかの他の量として定義される。チャネル状態は、妨害電波の有無、妨害電波の大きさ、他の干渉事象の有無、及び／又は他の要因により、特徴付けられる。さまざまな１組のＬＮＡスイッチポイントが、さまざまなチャネル状態に対して定義される。１組のＬＮＡスイッチポイントは、現在のチャネル状態に基づいて、任意の所与の時点での使用が選択される。
【００４２】
一実施形態では、ＬＮＡスイッチポイントの第１の組が、妨害電波が検出された場合に用いられ、ＬＮＡスイッチポイントの第２の組が、妨害電波検出されなかった場合に用いられる。第１の組内のＬＮＡスイッチポイントは、第２の組のＬＮＡスイッチポイントよりも低く定義される。これは、表１のケース２又は３に対して、妨害電波が検出された場合に、ＬＮＡ利得が一様に低くなることをもたらし、このことが直線性を改善してワイヤレス機器が直線性要求を満たすことを可能とする。これは同様に、妨害電波が検出されなかった場合に、ＬＮＡ利得が一様に高くなることに帰着し、このことが雑音特性を改善し、ワイヤレス機器がより高いＳＮＲを実現することを可能とする。より高いＳＮＲは、より高いデータスループット、低いパケットエラー、及び／又は他の利点をもたらす。
【００４３】
表２は、妨害電波の有無に基づく、動的なＬＮＡスイッチポイントの一実施形態を示す。明確にするために、表２の実施形態は５つの利得状態Ｇ１〜Ｇ５を伴うＬＮＡに対するものであり、Ｇ１は最も高い利得状態、Ｇ５は最も低い利得状態である。表２の実施形態は、受信信号レベルがスイッチポイント近傍で変動する場合の利得状態間の連続的な切り替えを避けるために、ヒステリシスを用いる。妨害電波が検出されると、第１の組のスイッチポイントＳ１２ｊ〜Ｓ５４ｊがＬＮＡの利得を選択するために用いられる。妨害電波が検出されない場合は、第２の組のスイッチポイントＳ１２ｎ〜Ｓ５４ｎがＬＮＡの利得を選択するために用いられる。スイッチポイントＳｘｙｊは妨害電波が検出された場合に利得状態Ｇｘから利得状態Ｇｙに切り替えるために用いられ、添え字“ｊ”は妨害電波を示す。スイッチポイントＳｘｙｎは妨害電波が検出されない場合に利得状態Ｇｘから利得状態Ｇｙに切り替えるために用いられ、添え字“ｎ”は妨害電波が無いことを示す。
【表２】
2009537111.tif 000005
【００４４】
一般に、各組のスイッチポイントは、コンピュータシミュレーション、実験室試験、経験的な測定に基づいて決定、及び／又は他の手段に基づいて決定される。一実施形態では、ＬＮＡスイッチポイントの第１の組は、ＩＳ−９８Ｄにおける２トーンテスト及び他の適用可能なテストに対する直線性の要求を満たすように定義される。ＬＮＡスイッチポイントの第２の組は、妨害電波が存在しない場合にＳＮＲ及びデータパーフォーマンスの改善を図るように定義される。
【００４５】
図４は、妨害電波有りと無しの２つのケースについて、ＬＮＡ利得対受信信号レベルのプロットを示している。プロット４１０は、妨害電波が検出された場合の、増加していく受信信号に対するＬＮＡ利得を示す。最も高い利得Ｇ１から始まり、もし受信信号レベルがスイッチポイントＳ１２ｊを越える場合は次の低い利得状態Ｇ２が選択され、次にもし受信信号レベルがスイッチポイントＳ２３ｊを越える場合は次に低い利得状態Ｇ３が選択され、次にもし受信信号レベルがスイッチポイントＳ３４ｊを越える場合は次に低い利得状態Ｇ４が選択され、次にもし受信信号レベルがスイッチポイントＳ４５ｊを越える場合は次に最も低い利得状態Ｇ５が選択される。ここで、Ｓ１２ｊ＜Ｓ２３ｊ＜Ｓ３４ｊ＜Ｓ４５ｊである。
【００４６】
減少していく受信信号レベルに対するＬＮＡ利得は、図４には示していないが、これは表２に示されている。最も低い利得状態Ｇ５にあるときに、もし受信信号レベルがＳ５４ｊよりも下がった場合は次に大きい利得状態Ｇ４が選択され、次にもし受信信号レベルがＳ４３ｊよりも下がった場合は次に大きい利得状態Ｇ３が選択され、次にもし受信信号レベルがＳ３２ｊよりも下がった場合は次に大きい利得状態Ｇ２が選択され、次にもし受信信号レベルがＳ２１ｊよりも下がった場合は最大の利得状態Ｇ１が選択される。スイッチポイントは、ヒステリシスを得るために、Ｓ１２ｊ＞Ｓ２１ｊ、Ｓ２３ｊ＞Ｓ３２ｊ、Ｓ３４ｊ＞Ｓ４３ｊ、Ｓ４５ｊ＞Ｓ５４ｊのように定義される。例えば、もしＳ１２ｊがＳ２１ｊよりも高いとすると、利得状態Ｇ２に切り替え後に受信信号レベルがＳ１２ｊを超えた場合、利得状態Ｇ１に切り戻すためには、受信信号レベルがＳ１２ｊを通りすぎて、より低いＳ２１ｊよりも下がる必要がある。Ｓ１２ｊとＳ２１ｊとの間の差分はヒステリシスの量である。
【００４７】
プロット４１２は、妨害電波が検出されなかった場合の、増加していく受信信号に対するＬＮＡ利得を示す。一般に、利得の選択は、妨害電波のあるケース及び無いケースの両方に対して同じやり方で実行される。しかしながら、妨害電波の無いケースに対して利得状態Ｇｘから利得状態Ｇｙに遷移するためのスイッチポイントＳｘｙｎは、妨害電波の有るケースに対する対応するスイッチポイントＳｘｙｊよりも高い。すなわち、（大小に変えると）Ｓｘｙｎ＞Ｓｘｙｊである。このことが、妨害電波が検出されない場合に、より高い利得状態が、より低い受信信号レベルで選択されることを可能とする。
【００４８】
他の実施形態では、２つ以上のＬＮＡスイッチポイントが、異なる妨害電波レベルに対して定義される。例えば、第１の組が妨害電波無しに対して定義され、第２の組が中間的な妨害電波に対して定義され、また第３の組が大きい妨害電波に対して定義される。一般には、任意の数の組を定義することができる。検出された妨害電波の振幅に基づいて、利用可能な組から１つの組のＬＮＡスイッチポイントが使用のために選択される。
【００４９】
図５は、図１の妨害電波検出器１４０及びディジタルプロセッサ１５０の一実施形態のブロック図を示す。妨害電波検出器１４０の内部において、ローパスフィルタ５１０は、ミキサ１３８からのベースバンド信号を受信し、ローパスフィルタ応答を伴ってフィルタリングする。ローパスフィルタ５１０は、受信されたバンドクラス（例えば、携帯電話あるいはＰＣＳ）により決定される帯域幅を有するプログラム可能なプレセレクタ・フィルタ（programmable pre-selector filter）であり得る。ローパスフィルタ５１０は、ワイヤレス機器１００において受信器１１０と共に配置される送信器からの漏洩信号を減衰するためにも用いることができる。また、ローパスフィルタ５１０は省略されてもよい。
【００５０】
ダイオード（必ずしもダイオードでなくても良いが）５１２はローパスフィルタ５１０からの信号を整流し、この信号を正弦波信号（正及び負の振幅を伴う）からシングルエンド信号（正の振幅のみを伴う）に変換する。抵抗５１６とコンデンサ５１８とで構成されたローパスフィルタ５１４は整流された信号をフィルタリングして、フィルタリングされた信号をもたらす。ローパスフィルタ５１４は、妨害電波検出器の出力の変化を望みに応じて低減するために選択された帯域幅を有する。比較器（Ｃｏｍｐ）５２０は、フィルタリングされた信号を妨害電波閾値Ｖｔｈと比較し、妨害電波インジケータ信号を提供する。妨害電波閾値Ｖｔｈは、受信器の現在の利得状態、チャネル状態、又は受信信号強度に基づいて、ディジタルプロセッサ１５０によりいくつかの異なるレベルにプログラムされる。妨害電波インジケータ信号は、（１）もしフィルタリングされた信号振幅が妨害電波閾値よりも大きい場合は論理ハイ“１”となり、受信信号内に妨害電波が存在することを表示し、（２）そうでなければ論理ロー“０”となる。妨害電波処理ユニット５２２が、妨害電波の割り込み信号を処理して、妨害電波が検出されたかどうかを示す妨害電波インジケータを提供する。妨害電波処理ユニット５２２は、妨害電波信号をフィルタリングして、妨害電波インジケータのチャッタ／トグリングを低減する。妨害電波処理ユニット５２２は、さまざまなタイプのフィルタ、カウンタ等で、フィルタリングを実行しても良い。妨害電波処理ユニット５２２は同様に、妨害電波の検出にヒステリシスを適応しても良い。妨害電波インジケータは、状態信号、割り込み、又は他のタイプの信号であっても良い。妨害電波に関連する情報が妨害電波インジケータで送信されても良く、及び／又は妨害電波処理ユニット５２２内に格納されてもよい。例えば、もし妨害電波インジケータが割り込みの場合、ディジタルプロセッサ１５０は、割り込みを受信してすぐに、妨害電波処理ユニット５２２から関連情報を取得しても良い。
【００５１】
図５に示す実施形態では、単一の妨害電波検出器１４０が妨害電波の検出のために用いられている。他の実施形態では、ある妨害電波検出器が至近距離（close-in）の妨害電波を検出するために用いられ、他の妨害電波検出器が遠方の（far-out）妨害電波を検出するために用いられる。至近距離の妨害電波とは、望ましい信号に近い周波数の妨害電波である。遠方の妨害電波は、望ましい信号から更に遠い周波数の妨害電波である。全ての妨害電波検出器からの妨害電波インジケータが、ＬＮＡのスイッチポイント、利得、及び／又はバイアスを選択するために用いられる。
【００５２】
ディジタルプロセッサ１５０内で、データ復調器５３０は、受信されるシステムに従って、ＡＤＣ１３０からのＩ及びＱデータサンプルを受信及び復調する。信号検出器５３２は、データ復調器５３０からの出力（例えば、パイロットシンボル）に基づいて、受信信号レベルを割り出す。
【００５３】
ＬＮＡスイッチポイント選択器５３６は、妨害電波検出器１４０からの妨害電波インジケータを受信し、この妨害電波インジケータ及び利用可能な他の情報に基づいて、ＬＮＡスイッチポイントを決定する。ルックアップテーブル５３４は、例えば表２に示すように、例えばあるＬＮＡスイッチポイントの組が妨害電波検出の場合のためであり、他のＬＮＡスイッチポイントの組が妨害電波が検出されない場合のためであるように、異なるチャネル状態に対する異なるＬＮＡスイッチポイントの組を格納する。ＬＮＡスイッチポイント選択器５３６は、妨害電波が検出されたどうかに基づいて、ルックアップテーブル５３４からＬＮＡスイッチポイントの適切な組を取得する。利得状態選択器５４０は、ＬＮＡスイッチポイント選択器５３６からＬＮＡスイッチポイントを、また信号検出器５３２から受信信号レベルを受信する。利得状態選択器５４０は、受信信号レベルをＬＮＡスイッチポイントと比較して、この比較結果に基づいてＬＮＡ１２０に対する利得状態を選択する。このように、妨害電波の有無に基づいて１組のＬＮＡスイッチポイントが選択されてもよく、またこのＬＮＡスイッチポイントの組と受信信号レベルとに基づいて利得状態が選択される。
【００５４】
バイアス選択器５４２は、妨害電波インジケータ及び／又は受信信号レベルを受信し、ＬＮＡ１２０に対するバイアス制御を生成する。一実施形態では、バイアス制御は、単に妨害電波インジケータ基づいて生み出される。他の実施形態では、バイアス制御は、妨害電波インジケータ及び受信信号レベルに基づいて生み出される。いずれにせよ、バイアス制御は、ＬＮＡ１２０に対して用いるバイアス電流の量を決定する。例えば、妨害電波が検出された場合はより多くのバイアス電流が用いられ、また妨害電波が検出されない場合はより少ないバイアス電流が用いられる。
【００５５】
一実施形態では、ＬＮＡ１２０の利得状態及びバイアスは、同時に決定及び適用される。他の実施形態では、利得状態及びバイアスは、関連情報が利用可能なときに独立的に決定され且つ適用される。
【００５６】
図６は、ワイヤレス機器内の受信器を操作するためのプロセッサ６００の一実施形態を示す。受信器により観測されたチャネル状態が決定される（ブロック６１２）。受信器の複数の利得状態に対するスイッチポイントがチャネル状態により選択される（ブロック６１４）。各スイッチポイントは２つの利得状態に関連しており、ある利得状態から他の利得状態へと切り替える特定の受信信号レベルを表す。複数の組のスイッチポイントが異なるチャネル状態のために格納され、１組のスイッチポイントがチャネル状態に基づいて選択される。これらの複数の利得状態は、次に、スイッチポイントに従って選択される（ブロック６１６）。ブロック６１６については、受信信号の信号レベルは、スイッチポイントに対して比較され、比較結果に基づいて複数の利得状態の１つが選択される。複数の利得状態は、ＬＮＡ及び／又は受信器内の他の回路ブロックに対するものであっても良い。ＬＮＡ及び／又は他の回路ブロックのバイアス電流は、同様にチャネル状態及び／又は受信信号レベルに基づいて決定されてもよい。
【００５７】
一実施形態では、チャネル状態は妨害電波の有無によって特徴付けられる。第１のスイッチポイントの組が、妨害電波が検出されたときに選択され、また第２のスイッチポイントの組が、妨害電波が検出されなかったときに選択される。第１の組内のスイッチポイントは、妨害電波が存在する場合の直線性の要求を満たすように定義される。第２の組内のスイッチポイントは、妨害電波が無い場合に、第１の組内のスイッチポイントよりもより高いＳＮ比を実現するように定義される。第１の組内のスイッチポイントは、第２の組内の対応するスイッチポイントよりも低くなっている。
【００５８】
選択されたスイッチポイントの組は、低下する受信信号レベルのための第１のスイッチポイントのサブセットと、増加する受信信号レベルのための第２のスイッチポイントのサブセットとを含む。ヒステリシスを提供するために、第１のサブセット内のスイッチポイントは、第２のサブセット内の対応するスイッチポイントよりも低くされる。
【００５９】
本明細書で説明された技術は、上述のように、ＬＮＡに対してスイッチポイントを動的に選択するために用いられる。これらの技術は同様に、例えばミキサ、可変利得増幅器（ＶＧＡ）などの、個々の利得状態を伴う他の回路ブロックに対してスイッチポイントを動的に選択するために用いられる。
【００６０】
本明細書で説明された技術は、ＣＤＭＡシステム、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）システム、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）システム、単一キャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム及び他のシステムのような、さまざまな無線通信システム内の受信器に対して用いることができる。ＣＤＭＡシステムは、ｃｄｍａ２０００、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）などの１またはそれ以上の無線技術を実装する。ｃｄｍａ２０００は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、ＩＳ−８６６標準を範囲として含む。ＴＤＭＡシステムは、例えばグローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーションズ（ＧＳＭ）などの無線技術を実装する。これらの無線技術やシステムは、当分野で公知である。
【００６１】
本明細書で説明された技術は、さまざまな手段で実装することができる。例えば、これらの技法は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、又はこれらの組み合わせで実装される。ハードウエア実装に対しては、スイッチポイントを動的に選択するために用いられる処理ユニット、１またはそれ以上の、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子機器、本明細書で説明された機能を実行するように設計された他の電子ユニット、又はこれらの組み合わせの中に実装することができる。
【００６２】
ファームウエア及び／又はソフトウエア実装に対しては、これらの技法は、本明細書で説明された機能を実行するモジュール（例えば、手順，機能など）で実装されてもよい。ファームウエア及び／又はソフトウエアコードは、メモリユニット（例えば、図１のメモリ１６２）の中に格納されてもよく、またプロセッサ（例えば、プロセッサ１６０）により実行されてもよい。このメモリは、プロセッサの内部、又はプロセッサの外部に実装されてもよい。
【００６３】
先の開示された実施形態の説明は、任意の当業者が、本発明を実施することを可能とするために提供される。これらの実施形態へのさまざまな変更・修正は当業者にとって容易に明白であり、本明細書で定義された一般的な原理は本発明の精神又は範囲から離れることなく他の実施形態に適用することができる。従って、本発明は、本明細書で示された実施形態に限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規の特徴と一致する最も広い範囲と合致することを意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、ワイヤレス機器内の受信器のブロック図を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、ＩＳ−９８Ｄにおける２トーンテストのための入力ＲＦ信号を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ＩＳ−９８Ｄにおける２トーンテストのための出力ＲＦ信号を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、個別の利得状態を伴うＬＮＡの一実施形態を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、個別の利得状態を伴うＬＮＡの他の実施形態を示す。
【図４】図４は、妨害電波を伴う及び伴わない異なるスイッチポイントに対するＬＮＡ利得を示す。
【図５】図５は、妨害電波検出器及びディジタルプロセッサのブロック図。
【図６】図６は、受信器を操作するための処理を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
2009537111.tif 000007
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2009537111.tif 000009
【図３Ｂ】
2009537111.tif 000010
【図４】
2009537111.tif 000011
【図５】
2009537111.tif 000012
【図６】
2009537111.tif 000013
【国際調査報告】
2009537111.tif 000014
2009537111.tif 000015
2009537111.tif 000016