(57)【要約】いくつかの実施例は受信器のベースバンドにおける干渉相殺のための方法、システム、及び装置を提供する。無線通信デバイスは、送信器及び受信器を持ち、関心の受信信号の検出を促進するためにベースバンドにおいて受信器に漏出または溢出された伝送信号によって引き起こされた干渉を相殺する適応回路を提供される。いくつかの実施は受信器の低域変換回路の非線形応答によって引き起こされた二次及び三次成分を近似的に再生する回路を提供する。この再生信号はそのあと関心の受信信号を取得するために複合受信信号から減算される。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の信号を受信するために、送信器から受信器への漏出路の線形及び非線形特性を近似するために、そして再生出力信号を提供するために構成された再生回路；及び
再生出力信号を受信するために、そしてそれを受信器からの第二の信号から減算するために構成された信号加算器、を具備する受信器のベースバンドにおける相互変調干渉を相殺するための装置。
【請求項２】
第二の信号は振幅変調溢出信号及び受信信号を含み、再生出力信号を第二の信号から減算することは溢出信号と関連する干渉を第二の信号から実質的に取除く、請求項１記載の装置。
【請求項３】
溢出信号は第一の信号の減衰形（attenuated version）である、請求項２記載の装置。
【請求項４】
第二の信号は受信信号及び妨害信号を含み、そして再生出力信号を第二の信号から減算することは妨害信号と関連する干渉を第二の信号から実質的に取除く、請求項１記載の装置。
【請求項５】
第二の信号は変調溢出信号、妨害信号、及び受信信号を含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
再生出力信号を第二の信号から減算することは溢出信号及び妨害信号と関連する干渉を第二の信号から実質的に取除く、請求項５記載の装置。
【請求項７】
再生出力信号を第二の信号から減算することは二次相互変調干渉を第二の信号から実質的に取除く、請求項１記載の装置。
【請求項８】
再生出力信号を第二の信号から減算することは三次相互変調干渉を第二の信号から実質的に取除く、請求項１記載の装置。
【請求項９】
第一の信号は第二の信号と異なる周波数を有する、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
再生回路は信号加算器からの出力に基づいて適応される適応フィルタを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
再生回路は：
送信器電力増幅器の非線形特性を近似する参照表；及び
デュプレクサ及び受信器の線形特性を近似する適応フィルタを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
再生回路は受信器における一以上の低域フィルタの応答を近似する低域フィルタをさらに含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
受信器における妨害信号を検出するために、そしてそれを再生回路に提供するために受信器に連結された妨害信号検出器をさらに具備し、再生回路は妨害信号を再生出力信号に付加するために構成される、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
第一の信号が閾電力レベル以下であるならば、再生回路は再生出力信号を提供しないように構成される、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
ベースバンドにおいて相互変調干渉及び受信信号を有する複合信号を受取るための手段；
干渉相殺信号を取得するために第一の信号に線形及び非線形変換を行うための手段；及び
受信信号を取得するために干渉相殺信号を複合信号から減算するための手段、を具備する受信器相互変調干渉を相殺するための装置。
【請求項１６】
ベースバンドにおいて相互変調干渉及び受信信号を有する複合信号を受取ること；
干渉相殺信号を取得するために第一の信号に線形及び非線形変換を行うこと；及び
受信信号を取得するために干渉相殺信号を複合信号から減算することを含む、受信器相互変調干渉を相殺するための方法。
【請求項１７】
干渉相殺信号を減算する前に線形及び非線形低域変換回路によって複合信号を処理することを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
第一の信号は複合信号において見出された溢出信号の非変調形である、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
複合信号は振幅変調溢出信号、妨害信号、及び受信信号を含み、そして干渉相殺信号を複合信号から減算することは溢出信号及び妨害信号と関連する干渉を複合信号から実質的に取除く、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
複合信号は受信信号及び妨害信号を含み、そして干渉相殺信号を複合信号から減算することは妨害信号と関連する干渉を複合信号から実質的に取除く、請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
干渉相殺信号を複合信号から減算することは二次相互変調干渉を複合信号から実質的に取除く、請求項１６記載の方法。
【請求項２２】
干渉相殺信号を複合信号から減算することは三次相互変調干渉を複合信号から実質的に取除く、請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
第一の信号は第二の信号と異なる周波数を有する、請求項１６記載の方法。
【請求項２４】
非線形変換を第一の信号に適用することは：
送信器電力増幅器の非線形特性を近似すること；
受信器回路の非線形特性を近似すること；及び
受信器回路の線形特性を適応的に近似することを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２５】
第一の伝送信号を受取し、
干渉相殺信号を取得するため第一の伝送信号に線形及び非線形変換を適用し、
複合信号を受信器低域変換回路から受取り、所望の受信信号を取得するため干渉相殺信号を複合信号から減算するように構成された相互変調相殺回路を具備するトランシーバ。
【請求項２６】
伝送信号を変調し、且つ増幅するための送信器高域変換回路；及び
受信信号を復調し、且つ増幅するための受信器低域変換回路をさらに具備する、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項２７】
伝送信号をアンテナに連結し、且つ受信信号をアンテナから受取るための送信器高域変換回路及び受信器低域変換回路と連結されたスイッチをさらに具備する、請求項２６記載のトランシーバ。
【請求項２８】
干渉相殺信号はベースバンドにおける複合信号から減算される、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項２９】
複合信号は送信器高域変換回路からの溢出信号を含む、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項３０】
複合信号は振幅変調溢出信号、妨害信号、及び受信信号を含む、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項３１】
干渉相殺信号は二次干渉を複合信号から取除く、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項３２】
干渉相殺信号は三次干渉を複合信号から取除く、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項３３】
線形及び非線形変換を第一の伝送信号に適用することは：
送信器高域変換回路の線形及び非線形特性を近似すること；及び
受信器低域変換回路の線形及び非線形特性を近似することを含む、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項３４】
伝送信号が或る電力閾値以下であるとき、相互変調相殺回路がオフにされる、請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項３５】
ベースバンドにおける相互変調干渉信号を再生し、且つ相殺するための命令を含むマシン可読媒体であって、プロセッサによって実行されるとき：
干渉相殺信号を取得するために線形及び非線形変換を第一の信号に適用すること；及び
所望の受信信号を取得するために干渉相殺信号を複合信号から減算すること、を含む動作をプロセッサに実行させる命令を含むマシン可読媒体。
【請求項３６】
非線形変換は：
送信器高域変換回路の線形及び非線形特性を近似し、そして
受信器低域変換回路の線形及び非線形特性を近似する、請求項３５記載のマシン可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に受信器における干渉相殺（interference cancellation）のための装置、システム、及び方法に関係する。特に、本発明の一つの特徴はベースバンドにおいて受信器に漏出する伝送信号または他の信号によって引き起こされる相互変調干渉を取除く。
【背景技術】
【０００２】
多くの通信システムは情報（例えば、音声、ディジタル・データ、ビデオ等）が通信回線の双方向において同時に送られる全二重伝送に対応している。このことは、例えば、通信回線の異なる側で二人の相手が同時に話をすることを可能にする。従来の全二重通信デバイスは一つの周波数で送信し、そして別の周波数で受信する。多くの通信デバイス（例えば、無線電話、セルラー電話、電話、基地局等）では、送信器及び受信器は（デュプレクサ（送受切換器）またはスイッチによって）一つのアンテナを共有し、そして伝送される信号は受信される信号より強い。即ち、伝送信号は大抵その目的地（例えば、受信デバイス、基地局、中継局等）に達するために可成りの距離を進まなければならないので、それが受信デバイスに達する時間によりかなりの減衰を持つことがあり得る。伝送信号はまたその目的地において雑音及び干渉に対して識別可能のために十分な電力を持たなければならない。
【０００３】
トランシーバ（即ち、送信器と受信器の結合）を有する全二重通信システムでは、伝送される信号は伝送の前に一以上の電力増幅器（ＰＡ）によって増幅される。この増幅伝送信号はデュプレクサ回路の有限の減衰による受信器の経路に大抵は漏出し、したがって受信信号と干渉する。その上、受信器の経路はしばしば干渉（妨害信号と呼ばれる）を含み、それは所望或いは目的受信Ｒｘ信号より振幅が実質的に強力である。
【０００４】
理想的で、完全に線形の無線周波数（ＲＦ）低域変換回路にとって、伝送及び受信信号はいわゆる二重周波数（例えば、セル帯域符号-分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）については４５ＭＨｚ）だけ分離された異なる周波数帯域を占有するので伝送信号クロスオーバーは問題にならない。強力な伝送信号は受信信号から、例えば、４５ＭＨｚ離れているので、完全線形低域変換回路はゼロ周波数まで（ベースバンド）ずっとこの分離を維持し、そこでは干渉伝送信号はフィルタ除去される。
【０００５】
図１はＣＤＭＡ通信デバイスのような全二重通信デバイスに関する典型的な送信器１０２／受信器１０４の配置を例示するブロック図である。デュプレクサ１０６はアンテナ１０８によって信号が送信され、且つ受信されるように送信器１０２と受信器１０４を連結する。送信器１０２は得られた伝送キャリア周波数と共にミキサ１１５によって高域変換されるベースバンド信号（ＴｘBB）を生成する信号源１１４を一般的に含む。ミキサ１１５からの信号はそこで電力増幅器１１８によって増幅され、そしてデュプレクサ１０６及びアンテナ１０８を経由して伝送される。受信器１０４はデュプレクサ１０６から複合受信（Ｒｘ）信号１１９を受取る低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２０を一般的に含む。受信器ミキサ１２１は信号を受信器キャリア周波数ωＲ １２２からベースバンドへ復調し、その後それを低域フィルタ（low pass filter）１２４、アナログ対ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２６，ディジタル低域フィルタ１２７、及び受信デバイス１２８に渡す。複合Ｒｘ信号１１９は漏出Ｔｘ信号１１０、妨害信号、及び目的Ｒｘ信号１１２を含む。
【０００６】
Ｔｘ信号１１１（それは一般的に目的Ｒｘ信号１１２よりはるかに強い）は大抵デュプレクサ１０６を通して受信器の低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２０に漏出する。符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）の一般的な状態では、例えば、Ｔｘ信号１１１の最大電力は約＋２８ｄＢｍであり、そしてデュプレクサ１０６の送信器対受信器分離度は約６０ｄＢである。このことは受信器の増幅器１２０における漏出Ｔｘ信号１１０の干渉電力が約−３２ｄＢｍであることを意味し、それは−１００ｄＢｍ以下ほども低い目的Ｒｘ信号１１２よりはるかに強い。受信器ミキサ１２１が完全に線形であったならば、漏出Ｔｘ信号１１０及び目的Ｒｘ信号１１２の周波数分離度は維持され（例えば、４５ＭＨｚの分離）、そして低域フィルタ（ＬＰＦ）は漏出Ｔｘ信号１１０を除去するであろう。
【０００７】
線形伝達関数（即ち、入力が或る係数によって一定基準化されるならば、出力もまた同一の係数によって一定基準化される関数）を入力信号の特性に関係なく入力信号に適用するとき、回路または構成要素（components）は「線形（linear）」である。例えば、それが入力信号振幅に関係なく同じ一定基準化係数を全ての入力信号に適用するならば、構成要素は非線形性がない。非線形形構成要素の一つの効果は入力信号の周波数帯域幅が広げられることである。例えば、狭い周波数帯域幅を初めに占有する入力信号は結局周波数のより広い範囲を占有することになる。従って、非線形形性を持つ回路は変調入力信号の帯域幅を大抵は増大させる。
【０００８】
ミキサ１２１の非線形形性の結果として、漏出Ｔｘ信号１１０は二乗され、そして低域変換された（弱い）目的Ｒｘ信号と同じベースバンド（即ち、０Ｈｚ）の周囲の領域を占有する。このように、従来の受信器１０４は漏出Ｔｘ信号１１０を十分にフィルタ除外することができず、受信信号を認識しにくくしている。
【０００９】
複合Ｒｘ信号１１９は漏出Ｔｘ信号１１０と類似した方法で変調され、または変調されない一以上の妨害信号を含む。例えば、様々な実施において、妨害信号はＲｘ中心周波数ωＲに近い中心周波数を持つトーンまたは変調信号（例えば、恐らくはいくつかの他の無線通信標準またはネットワークの）である。伝送信号の変調は妨害信号に伝達する（交雑する）。一般的な干渉（即ち、妨害信号）へ受信器周波数ωＲが近いために、妨害信号の周波数スペクトルは受信周波数ωＲに重畳する。このように、強い妨害信号は目的Ｒｘ信号１１２に影を投じ、見分けるのを困難にする。
【００１０】
受信器１０４において不必要な信号を減少させる一つの方法はＬＮＡ１２０とミキサ１２１の間で、例えば、鋭いＲＦフィルタ（大抵は実際には外部ＳＡＷフィルタ１２３）によって不必要な信号を取除くために増幅器１２０出力をフィルタすることである。しかしながら、外部ＳＡＷフィルタ１２３は高価であり、そして妨害信号ではなく、干渉Ｔｘ信号１１０を取除くことのみに有効である。妨害信号の周波数スペクトルは目的Ｒｘ信号１１２と同じ周波数空間を占有するので、そのようなフィルタリングはまた目的Ｒｘ信号もフィルタ除外する。別の技術は増幅の前に受信路からの漏出Ｔｘ信号１１０及び妨害信号をフィルタすることである。この技術は、（ａ）漏出Ｔｘ信号１１０及び妨害信号がフィルタすべき目的Ｒｘ信号１１２にあまりにも近いこと、及び（ｂ）大きな且つ高価なデュプレクサ及びフィルタが必要であることのために、完全に十分であるとは限らない。
【００１１】
このように、従来の受信器１０４は一般的に漏出を防ぎ、且つ漏出伝送信号をフィルタ除外するために高度の線形ミキサと組合わせて外部ＳＡＷフィルタ１２３を使用している。しかしながら、外部ＳＡＷフィルタは高価であり、そして高度線形ミキサ電力消費を増加させる。
【発明の開示】
【発明の概要】
【００１２】
本発明の一つの形態は関心の受信信号の検出を促進するためにベースバンドにおいて受信器に漏出または流出された伝送信号（または他の信号）によって引き起こされた相互変調干渉を相殺する回路を持つ、トランシーバ（即ち、送信器と受信器の組合せ）といった、無線通信デバイスに関係する。
【００１３】
いくつかの実施は受信器のベースバンドにおける相互変調干渉を相殺するための装置を提供する。装置は（ａ）第一の信号を受取るために、（ｂ）受信器の非線形形特性を近似するために、そして（ｃ）再生出力信号を提供するために構成された再生回路（reconstruction circuit）を含む。信号加算器は再生出力信号を受取り、そしてそれを受信器からの第二の信号から減算する。第二の信号は振幅変調溢出信号、妨害信号、及び受信信号を含む。再生出力信号を第二の信号から減算することは溢出信号及び妨害信号と関連している干渉を第二の信号から実質的に取り除く。溢出信号は第一の信号（例えば、伝送信号）の減衰された、恐らくはフィルタされたものである。再生回路は（ａ）送信器電力増幅器の非線形特性を近似する参照表（look-up table）、（ｂ）伝送漏出信号の大きさ二乗を造出する回路、及び（ｃ）受信器の利得段の線形特性を近似する適応フィルタを含む。一つの特徴によって再生回路は第一の信号が閾電力レベル以下であるとき再生出力信号を提供しないようにする。
【００１４】
方法はまた受信器相互変調干渉を相殺するために提供される。その方法は（ａ）ベースバンドにおける相互変調干渉及び受信信号を持つ複合信号を受取ること；（ｂ）干渉相殺信号を減算する前に非線形低域変換回路を通して複合信号を処理すること；（ｃ）干渉相殺信号を取得するために線形及び／または非線形形変換を第一の信号へ適用すること；及び（ｄ）受信信号を取得するために干渉相殺信号を複合信号から減算することを含む。第一の信号は複合信号において見出された溢出信号の非変調形である。複合信号は振幅変調溢出信号、妨害信号、及び受信信号を含む。干渉相殺信号を複合信号から減算することは溢出信号及び／または妨害信号と関連する干渉を複合信号から実質的に取り除く。干渉相殺信号を複合信号から減算することは二次及び／または三次相互変調干渉を複合信号から実質的に取り除く。非線形形変換を第一の信号に適用することは（ａ）送信器電力増幅器の非線形形特性を近似すること；及び（ｂ）受信器の利得段の線形特性を近似することを含む。
【００１５】
別の実施は（ａ）伝送信号を変調し、且つ増幅するための送信器高域変換回路；（ｂ）受信信号を復調し、且つ増幅するための受信器低域変換回路；及び（ｃ）（１）第一の伝送信号を受取るために、（２）干渉相殺信号を取得するため非線形形及び適応線形変換を第一の伝送信号に適用するために、（３）複合信号を受信器低域-変換回路から受取るために、及び（４）所望の受信信号を取得するために干渉相殺信号を複合信号から減算するために構成された相互変調相殺回路を含むトランシーバ・システムを提供する。スイッチは伝送信号をアンテナへ連結し、且つ受信信号をアンテナから受取るための伝送高域変換回路及び受信器低域変換回路に連結される。干渉相殺信号はベースバンドにおける複合信号から減算される。非線形形変換を第一の信号に適用することは（ａ）送信器高域変換回路の線形及び／及び非線形形線特性を近似すること；及び（ｂ）受信器低域変換回路の線形及び／及び非線形形特性を近似することを含む。相互変調相殺回路は伝送信号が或る電力閾値以下であるとき切断される。
【詳細な説明】
【００１６】
次の記述では、特定の詳細記述が実施例の完全な理解を行うために与えられる。しかしながら、実施例はこれらの特定の詳細記述がなくても実践されることを当業者は理解するであろう。例えば、回路は不要な詳細記述において実施例を不明瞭にしないためにブロック図において示される。他の場合には、周知の回路、構造及び技術は実施例を不明瞭にしないために詳細記述に示されない。
【００１７】
同様に、実施例はフロー・チャート、フロー図、構造図、またはブロック図として描写される過程として記述されることになる。フロー・チャートは動作を順次的な過程（処理）として記述するけれども、多数の動作は並行して、或いは同時に行われる。さらに、動作の順序は再配列される。その動作が完了するとき、処理は終了する。処理は方法、機能、手続き、サブルーチン、サブプログラム等に対応する。処理が機能に対応するとき、その終了は呼出機能または主機能への機能の戻りに対応する。
【００１８】
さらに、記憶媒体は情報を記憶するための読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュ・メモリ・デバイス、及び／または他のマシン可読媒体（machine readable medium）を含めて、データを記憶する一以上のデバイスを表す。用語「マシン可読媒体」はデータを記憶し、含み、且つ運ぶことが可能な可搬または固定記憶デバイス、光学記憶デバイス、無線チャネル及び命令（instruction(s)）及び／または様々な他の媒体を含むが、それに限定されない。
【００１９】
しかも、実施例はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、またはその組合せによって実施される。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェアまたはマイクロコードにおいて実施されるとき、必要なタスクを行うべきプログラム・コードまたはコード・セグメントは記憶媒体または他の記憶体といったマシン可読媒体に記憶される。プロセッサは必要なタスクを実行する。コード・セグメントは手続き、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェア・パッケージ、クラス、または命令の組合せ、データ構造、または、プログラム命令文を表す。コード・セグメントは情報、データ、引数、パラメータ、またはメモリ内容を渡し、且つ／または受取ることによって別のコード・セグメントまたはハードウェア回路と連結される。情報、引数、パラメータ、データ等はメモリ共有、メッセージ・パッシング、トークン・パッシング、ネットワーク伝送等を含む適当な手段によって渡され、転送され、或いは伝送される。
【００２０】
次の説明では、或る用語は本発明の一以上の実施例の或る特徴を述べるために使用される。例えば、用語「通信デバイス」は変調信号を伝送し、且つ／または受取る有線または無線デバイスを云う。用語「相互変調」は全ての形式の信号干渉、混変調、及び妨害信号を云う。
【００２１】
本発明の一形態は関心の受信信号の検出を促進するためにベースバンドにおいて受信器に漏出または流出された伝送信号（及び／または他の信号）によって引き起こされた相互変調干渉を相殺する回路を持つ、トランシーバ（即ち、送信器と受信器の組合せ）といった、無線通信デバイスに関係する。
【００２２】
図２は一実施例に基づく適応干渉相殺を持つ無線トランシーバを例示するブロック図である。トランシーバ２００はデュプレクサ２０８を介してアンテナ２０６と連結された送信器２０２及び受信器低域変換回路２０４を含む。デュプレクサ２０８は受信信号をアンテナ２０６から受信器低域変換回路２０４へ導き、そして反対方向に、伝送信号を送信器２０２からのアンテナ２０６へ導く。デュプレクサ２０８は商用的に利用可能な無線デバイスに使用されるデュプレクサのようにいくつかの異なる周知の設計によって実施される。いくつかの実施では、デュプレクサ２０８は伝送または受信するために異なる周波数を使用するＣＤＭＡシステムにおいて適用できる。他の実施では、データを送り、且つ受取るために同じ周波数を使用するが、異なる時間スロットを使用する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）または他の符号化を利用する実施例のためにデュプレクサ２０８の代わりにスイッチが代用される。アプリケーションの詳細に応じて、様々な他の要素部品がアンテナ２０６によって伝送及び受信信号を交換するためにデュプレクサ２０８またはスイッチの代わりに使用される。代りに、デュプレクサ２０８またはスイッチは個別のアンテナが伝送及び受信のために使用されるとき取去られる。
【００２３】
送信器２０２は伝送の信号を符号化し、変調し、増幅し、且つ／またはそうでなければ処理するための様々な回路要素を含む。受信器低域変換回路２０４は受信信号を復号し、復調し、フィルタし、増幅し、且つ／またはそうでなければ処理するための回路要素を含む。そのような要素部品は商用的に利用可能な無線通信デバイスに使用される様々な既知の回路構成によって実施される。受信器低域変換回路２０４のそのような一以上の要素部品は比較的弱い受信信号を増幅し、フィルタするのに役立つ増幅器及び／またはミキサのような非線形のデバイスである。
【００２４】
相互変調再生回路２１０はデュプレクサ２０８及び受信器低域変換回路２０４による影響を含めて、受信路の線形及び／または非線形応答を推定し、或いは近似する。相互変調再生回路２１０は伝送Ｔｘ信号を受取り、そして再生相互変調信号ｓＩＭを提供するために非線形、同様に適応線形変換をＴｘに適用する。再生相互変調信号ｓＩＭはそれから目的受信信号（即ち、関心の受信信号）を取得するために受信器低域変換回路２０４からの複合出力信号ｓcompから減算される。この目的Ｒｘ信号はそこで受信信号目的地２１２へ提供される。
【００２５】
図２に例示した一以上の要素及び機能は一つの要素に再配置され、且つ／または結合されるか、或いは本発明から逸脱することなくいくつかの要素において具体化される。追加の素子または要素もまた実施例から逸脱することなく付加される。
【００２６】
従来の全二重送信器／受信器デバイスに関する一つの問題は無線周波数低域変換回路構成、特にミキサ１２１及び／または増幅器１２０（図１）が複合受信信号のベースバンドへの低域変換の間に二次及び三次非線形性を示すことである。そのような複合受信信号は目的受信信号を含み、同様に漏出伝送信号及び妨害信号を含む。
【００２７】
図３は本発明の実施例に基づく適応干渉相殺回路によって相殺される相互変調干渉を特徴とする受信器低域変換回路３００を例示するブロック図である。受信器低域変換回路３００は一般的にＡ／Ｄ変換器３０５と連結されているアナログ・アンチエリアシング低域フィルタ（ＬＰＦ）３０７及びディジタル低域フィルタ（ＬＰＦ）３０６と連結されているミキサ３０４に連結された恐らくは非線形デバイス３０２を含む。アナログ低域フィルタ３０７は信号がＡ／Ｄ変換器３０５によって標本化される前にアンチエイリアシング・フィルタとして役立つ。ディジタルＬＰＦ ３０６は急峻であり、且つよく制御され、そして目的Ｒｘ信号の帯域外の信号を棄却する。非線形デバイス３０２（例えば、増幅器）及び／またはミキサ３０４は二次及び三次非線形性を示し、デュプレクサからの複合信号３１２がそれを通って通過するとき、それによっていくつかの相互変調（ＩＭ）項 を生成する。いくつかの実施において、ミキサ３０４及び非線形デバイス３０２は線形出力段へ続く非線形入力段を持つ一つのデバイスに結合される。デュプレクサからの複合信号３１２は（送信器周波数ωｔによって変調された）強い漏出伝送Ｔｘ信号、（受信器周波数ωｒに近い周波数ωＪを持つ) 妨害信号（Ｊ）、及び（受信周波数ωｒを持つ）所望の受信Ｒｘ信号を含む。
【００２８】
非線形デバイス３０２及びミキサ３０４によって生成された大部分の相互変調（ＩＭ）項は低域フィルタ（ＬＰＦ）３０６の通過帯域外の周波数を占有するので無関係である。即ち、大部分の相互変調項は低域フィルタ（ＬＰＦ）３０６によってフィルタされる周波数にある。しかしながら、いくつかの二次及び三次ＩＭ生成物は関連している。図４はベースバンドにおける所望の受信Ｒｘ信号（即ち、関心の受信信号）、同様に二次相互変調生成物（「ＩＭ２」）及び三次相互変調生成物（「ＩＭ３」）を示すグラフを例示する。図５は非線形デバイスを通過する信号の相互変調生成物の数学的表現を例示する。非線形デバイスの応答特性はａ１ν＋ａ２ν２＋ａ３ν３としてモデル化され、そこでは線形項は：Ａ[ｓｘｃｏｓωｔｔ−ｓｙｓｉｎωｔｔ]＋ＪｃｏｓＪｔとして定義され、ここでｓｘ及びｓｙはＴｘ信号ｓ(ｔ)（但し、ｓ(ｔ)＝ｓｘ＋ｊsy ）のベースバンド成分であり、ωｔは伝送周波数であり、そしてＪは妨害信号振幅である。二次及び三次項もまた示される。関連非線形項５０２（図４のＩＭ２）及び５０４（図４のＩＭ３）はそのスペクトルが受信Ｒｘ信号のベースバンドの近くにあるものである。残りの項はミキサ３０４によってフィルタＬＰＦ ３０６によって減衰される周波数に変形され、従って、無視される。二次非線形性のために、干渉変調Ｔｘ信号の二次項|ｓ(ｔ)|２ はＤＣ（即ち、ベースバンド）に、または近くに位置し、そしてミキサ３０４（図４のＩＭ２）を介して漏出する。同様に、三次非線形形性のために、Ｔｘ信号の妨害信号（図４のＩＭ３）との相互変調生成物はＤＣ（即ち、ベースバンド）の近くに低域変換され、そして目的Ｒｘ信号と干渉する。
【００２９】
従来のＲＦフロントエンド受信器アーキテクチャでは、二次及び三次干渉は低雑音増幅器（例えば、図１のＬＮＡ １２０）の直後に急峻な、そして大抵は高価な外部帯域通過フィルタを置くことによって大抵は低減される。このように、受信器経路における干渉Ｔｘ信号は低域変換回路において早くに除去され、従ってＩＭ生成物は下流にはない。しかしながら、受信器の帯域通過フィルタ（鋭い周波数応答を必要とするために通常はＳＡＷフィルタ）はそれ自体で高価であり、また集積化受信器のための基板面積及びピンが増加する。
【００３０】
送信器からの強い干渉信号を相殺する他の現存の方法は低域変換回路の前にＲＦ周波数における適応相殺を含む。この回路構成はアナログ要素部品で造られ、従って不正確になりがちであり、電力を消費し、そして余分の雑音を受信器低域変換回路に持込み、それによって受信器の全体雑音を増加させる。
【００３１】
相互変調問題を引き起こす非線形歪みを除去するために、代りの解決法は完全線形低域変換回路を作ることである。しかし、そのような高度線形低域変換回路の比較的高い費用は一般的に受容しがたい。ＲＦ回路構成の直線性を高めることはチップ上に占める面積、同様に電力消費を増加させる。
【００３２】
本発明の一形態は二次及び三次相互変調成分（例えば、ＩＭ２及びＩＭ３）を再現させ、そしてそれらを複合受信信号から減算する相互変調再生回路を（受信器低域変換回路の後に）提供することによって従来の相互変調相殺手法の欠点に対処する。受信器ミキサの二次及び三次非線形歪みが加えられた後に、その装置はベースバンドにおける漏出Ｔｘ信号によって引き起こされた干渉を相殺する。この解決法は受信器の低雑音増幅器の後に帯域通過フィルタを必要とせず、高いＲＦ周波数における漏出Ｔｘ信号の相殺を必要としない。
【００３３】
図６は一実施に基づくベースバンドにおける二次及び三次相互変調干渉成分を相殺する一般的な方法を例示する。一般に、伝送相互変調干渉信号（二次及び三次ＩＭの両方）は近似的に再構成され、送信器から受信器への漏出路の線形及び／または非線形応答を含み、そして複合受信信号から減算される。伝送信号はアンテナへの主経路と異なる第二の経路を通して生成され、且つ経路を通る（６０２）。伝送信号はその後デュプレクサ及び非線形要素を含む受信器経路を通して漏出を近似する線形及び／または非線形再生回路を通過する（６０４）。その派生相互変調干渉信号はそこで目的受信信号を取得するために複合受信Ｒｘ信号から減算される（６０６）。
【００３４】
図７は一実施に基づく適応二次相互変調相殺回路を持つトランシーバ７００を例示するブロック図である。トランシーバ７００はアンテナ７０８を介して信号を送信し、且つ受信するためにデュプレクサ７０６に連結された送信器７０２及び受信器低域変換回路７０４を含む。送信器７０２は電力増幅器７３０がデュプレクサ７０６及びアンテナ７０８を通る信号を増幅する前にＴｘ信号ｓ０を伝送キャリア周波数ωTで変調するミキサ７２８を持つ高域変換回路に連結されたＴｘ信号源７２６を含む。受信器低域変換回路７０４はデュプレクサ７０６から複合受信信号を受取る低雑音増幅器７３２、Ｒｘ信号を受信器キャリア周波数ωRで復調するミキサ７３４を含み、アナログ低域フィルタ７３５はエイリアシングを信号から取除き、Ａ／Ｄ変換器７３６は信号を処理し、そしてディジタル低域フィルタ７３８は目的Ｒｘ信号の帯域外の残存信号をフィルタする。様々な実施がまさにアナログ低域フィルタ７３５、ディジタル低域フィルタ７３８、または両方のフィルタを使うことに注目せよ。
【００３５】
二次相互変調再生回路７１０は伝送信号ｓ０を送信器７０２から受取り、そして送信器７０２から受信器自身の変換回路７０４までの漏出路の線形及び非線形応答を近似し、もしくは複製する。再生回路７１０は不可避の白色雑音が加わった目的受信信号ｒ(ｔ)を取得するために受信器７０４からの複合受信信号ｓcompから減算される（７１２）近似の二次相互変調信号ｓIM2を提供する。
【００３６】
ベースバンドＴｘ波形ｓ０は既知であるので、それがベースバンド伝送信号源７２６で発するとき、それは送信器電力増幅器７３０、デュプレクサ７０６、及び低雑音幅器７３２の非線形効果及びＴｘ信号がミキサ７３４に到達する前に受ける他の既知の非線形性を模擬する電力増幅器参照表７１４を通過する。参照表７１４からの派生波形は（ミキサ７３４の効果を模擬するために）二乗され（７１６）、そしてアナログ低域フィルタ７３５及びディジタル低域フィルタ７３８の複合効果を模擬する低域フィルタ７１８を通過する。低域フィルタ７１８からの信号はそれから線形適応フィルタ７２０を通過し、その結果はスカラー利得７２２によって積算される。この回路７１４、７１６、７２０、及び７２２は或る電力レベルでアナログ対ディジタル変換器７３６に達する前に電力増幅器７３０、デュプレクサ７０６、低雑音幅器７３２、及びミキサ７３４によって引き起こされたＩＭ２の線形及び非線形利得を適応して合致しようと試みる。
【００３７】
いくつかの実施では、この利得段７１６及び７１８は線形適応フィルタ７２０の係数（タップ）に利得を組込むことによって省くことができる。しかしながら、利得段７２２は効果的にタップを正規化して、適応フィルタ７２０のタップの変化（ダイナミック・レンジ）の範囲を妥当な値に制限するのに役立つ。ミキサ７３４の二次遮断点が既知であると仮定すると、ＩＭ２干渉積の電力は：
ＰＩＭ２[ｄＢｍ]＝２(ＰＴｘ[ｄＢｍ]−デュプレクサ減衰[ｄＢ])−ＩＩＰ２[ｄＢｍ]  式１
で与えられ、そこでは伝送信号ｓ０電力（ＰＴｘ）は既知であり、デュプレクサ７０６受信器減衰α(τ)は未知であるがメーカーによって提供されたある範囲内にあり、そしてミキサ７３４の二次遮断点ＩＩＰ２はまたチップ設計者によってかなり良い精度でもって既知である。式１はＩＭ２がＡ／Ｄ変換器７３６に達する電力レベルを予測するために再生回路７１０によって使用され、従って利得７２２は適応フィルタが正規化されるように設定される。
【００３８】
線形適応フィルタ７２０の適応度はフィードバック誤差信号ｅ(ｔ) によって導かれ、それは再生ＩＭ２干渉ｓIM2 を受信器７０４から来る複合信号ｓcompから減算する（７１２）ことによって取得され、それによって誤差信号ｅ(ｔ)が目的受信信号ｒ(ｔ)だけを含むようにする。
【００３９】
フィルタ７２０によって実施される適応アルゴリズム（それは最小二乗平均（ＬＭＳ）、または正規化ＬＭＳ、または再帰二乗平均または他の適応アルゴリズムである）は最小二乗平均誤差の最小化をもたらすようにフィルタ７２０のタップの適応に導く。例えば、ＬＭＳ適応アルゴリズムに関して、時間指数ｔ（時間指数ｔ−１におけるそれらの値に基づく）におけるフィルタ・タップのベクトルｗに関する更新関数は：
ｗｔ＝ｗｔ−１＋μ・ｕｔ・ｅ(ｔ)        式２
である。そこでｅ(ｔ)は誤差信号であり、μは定数であり、そしてｕｔは時間指数ｔにおける適応フィルタのタップ付き遅延線の内容を持つベクトルである。受信路における遅延線７４０の目的はデュプレクサ７０６特性が受信器帯域に亘って平坦または線形であると仮定して適応フィルタ７２０の最有意係数（タップ）をその中心に向けて集中させることである。
【００４０】
二次フィルタ７４２は受信信号ｒ(ｔ)を取得するために白色雑音を誤差信号ｅ(ｔ) から取除くのに使用される。したがって、二次再生回路７１０は複合受信信号ｓcompから二次ＩＭ干渉を相殺することができ、そして目的受信信号ｒ(ｔ)を提供する。
【００４１】
図８は一実施に基づく適応三次相互変調相殺回路を持つトランシーバ８００を例示するブロック図である。トランシーバ８００はアンテナ８０８を介して信号を伝送し、且つ受取るためにデュプレクサ７０６に連結された送信器８０２及び受信器低域変換回路８０４を含む。送信器８０２は電力増幅器８３０がデュプレクサ８０６及びアンテナ８０８を介して伝送のために信号を増幅する前にTｘ信号を伝送キャリア周波数ωTで変調するミキサ８２８を持つ高域変換回路に連結されたＴｘ信号源８２６を含む。受信器低域変換回路８０４はデュプレクサ８０６から複合受信信号を受取る低雑音増幅器８３２、Ｒｘ信号を受信器キャリア周波数ωＲ からベースンドに復調するミキサ８３４、その信号からエイリアシングを除去するアナログ低域フィルタ８３５、信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器８３６、及び目的Ｒｘ信号の帯域外の残存信号をフィルタするディジタル低域フィルタを含む。
【００４２】
三次相互変調再生回路８１０は図７の二次相互変調回路と類似して動作し、ＩＭ３再生経路において妨害信号検出器８３７及びミキサ８１７を追加している。三次相互変調再生回路８１０は送信器８０２から伝送信号ｓ０を受取り、そして送信器８０２から受信器低域変換回路８０４までの漏出路の非線形応答を近似し、もしくは複製する。三次相互変調再生回路８１０は不可避の白色雑音が加わった目的受信信号ｒ(ｔ)を取得するために受信器低域変換回路８０４からの複合信号ｓcompから減算される（８１２）近似三次相互変調信号ｓIM3を提供する。
【００４３】
ベースバンドＴｘ波形ｓ０は既知であるから、それがベースバンド伝送信号源で発するとき、それは送信器電力増幅器８３０、デュプレクサ８０６、及び低雑音増幅器８３２の効果、及びＴｘ信号ｓ０がミキサ８３４に達する前に受ける他の既知の非線形性を模擬する電力増幅器参照表８１４を通される。その派生参照表８１４からの波形は二乗され（８１６）（ミキサ８３４の効果を模擬する）、そして妨害信号またはＤＣ（ベースバンド）付近の妨害信号に基づいて信号を変調するミキサ８１７を通される。ＤＣ（ベースバンド）付近の妨害信号は受信器低域変換回路８０４に連結された妨害信号検出器８３７から取得される。いくつかの実施例では、妨害信号検出器８３７は帯域通過フィルタであり、または低域フィルタでも、或いは他の妨害信号検出機構である。その信号はそれからアナログ低域フィルタ８３５及びディジタル低域フィルタ８３６の複合動作を模擬する低域フィルタ８１８を通過する。線形適応フィルタ８２０はその派生信号を取込み、適応アルゴリズムに従ってそれを処理し、そしてその派生信号をスカラー利得８２２に渡す。この回路８１４、８１６、８１７、８２０、及び８２２は或る電力レベルでアナログ対ディジタル変換器８３６に達する前にデュプレクサ８０６、増幅器８３２及びミキサ８３４によって引き起こされたＩＭ３干渉の利得を合致させることを試みる。適応フィルタ８２０は図７のフィルタ７２０のそれと類似した適応アルゴリズムを実施する。
【００４４】
フィルタ８１８後の再生ベクトルが示される。相殺が完璧であるならば、それはＡ／Ｄ変換器後のＲｘ路におけるＩＭ３内容に合致する。検出妨害信号はＩＭ３生成物が再生されるように、それが適応フィルタ８２０に行く前に、二乗Ｔｘ信号を乗算する（即ち、周波数を移行する）必要がある。再生ＩＭ３生成物ｓIM3はそれからｅ(ｔ)（それは目的受信信号ｒ(ｔ)に白色雑音ｎ(ｔ)を加えたものである）を取得するために受信器低域変換回路８０４から来る複合受信信号ｓcompから減算される（８１２）。
【００４５】
図７及び８に提示された相互変調相殺手法は既存の解決法に対していくつかの利点がある。第一に、それらは（ＳＡＷフィルタのような）外部要素が使用されないので受信器に統合される。第二に、この解決法は回路構成がはるかに小さく、且つ効率的であるベースバンドで全ての動作が行われるので、受信器上の面積が節約になり、且つより少ない電力を使用する。第三に、その相殺手法は全てが任意に高精度でベースバンドにおいてディジタル的に行われるので（例えば、適応フィルタ及び他のベースバンド・ブロックのビット幅は精度を得るために所望なだけ長い）アナログＲＦ低域変換回路に雑音を加えない。相互変調相殺手法は特に同じチップ上の送信器及び受信器回路構成のモデム集積化実施に良く適合し、そこでは受信器は伝送電力（それは電力制御によってＣＤＭＡシステムにおいて提供される）のような重要なパラメータの知見を有する。
【００４６】
図７及び８を参照すると、電力増幅器参照表７１４／８１４は二乗する前に（即ち、ミキサ７３４／８３４に入る前に）強い漏出Ｔｘ信号に適用される既知の非線形性を含む。参照表７１４／８１４はＡ／Ｄ変換器７３６／８３６の前に電力増幅器７３０／８３０、デュプレクサ７０６／８０６、低雑音増幅器７３２／８３２、及び受信路に沿う他の要素から期待される非線形応答を模擬する変換係数を異なる電力レベルで提供する。参照表７１４及び８１４は適応アルゴリズムの任意の要素であると同時に、それらが模擬する非線形歪みは線形適応フィルタ７２０／８２０によって獲得されないので、それらを使用することは相殺性能を著しく向上させる。
【００４７】
別の検討事項は低域フィルタ７１８、７３８、及び７４２（図７）及び８１８、８３８、及び８４２（図８）の設計である。特に、受信路におけるＡ／Ｄ変換器７３６／８３６の後の複合受信信号と相関されるべきフィルタ７１８、７３５／７３８（図７）及び８１８、８３５／８３８（図８）の後に多くの干渉（ＩＭ２またはＩＭ３）があるようにフィルタ７１８、７３５／７３８（図７）及び８１８、８３５／８３８（図８）の帯域幅は第二のフィルタ７４２（図７）及び８４２（図８）のそれより広くなければならない。しかしながら、フィルタ７１８、７３５／７３８（図７）及び８１８、８３５／８３８（図８）の帯域幅があまりにも広くされるならば、さらに多く雑音が比較を許され、そして動作性能が劣化する。従って、第二のフィルタ７４２／８４２（それは目的Ｒｘ信号帯域幅に固定される）の存在において、フィルタ７１８、７３５／７３８（図７）及び８１８、８３５／８３８（図８）の帯域幅の最適値がある。
【００４８】
ここに論じられた適応相殺手法はまた第二のフィルタ７４２／８４２の存在において旨く機能し、それによって低域フィルタリングがフィルタ７３５／７３８及び８１８、８３５によって実行され、それは目的Ｒｘ信号ｒ(ｔ)の帯域幅に固定されたその帯域幅を持つ。
【００４９】
別の特徴は適応フィルタ７２０／８２０の高速収束を提供する。値［０・・・０１０・・・０］を持つフィルタ係数（タップ）（即ち、Ｄ番目のタップだけが１である）から始めることが大抵は有益である。ここで、Ｄは図７及び８の遅延７４０／８４０である。これは式１の電力推定が正しいこと、及びデュプレクサの特性応答がＴｘによって占有された周波数に関して比較的平らであることを仮定する。一般的に、それら両方の仮定は実際上真実に近く、そして適応フィルタ７２０／８２０タップの小さな適応はそこでフィルタ・アルゴリズムに選択された適応規則（例えば、式２  ｗｔ＝ｗｔ−１＋μ・ｕｔ・ｅ(ｔ)）に基づいて実行することができる。この適応フィルタ７２０／８２０の初期化は適応フィルタの全てのタップをゼロに初期化し、そして適応によってそれらをそれらの正しい値に導くことを可能にするしばしば使用される方法とは異なる。一実施例では、この唯一の初期化は高速収束をもたらすので使用される。二つの理由のために、式２の適応アルゴリズムについて小さな適応定数μを選択することは重要である。第一に、適応フィルタ７２０／８２０が収束した後で、小さなμは小さな残存誤差を保証する。第二に、小さなμはＴｘ電力が非常に低い（即ち、ごく小量のＩＭ２を生じるほど十分に低い）場合に非常に小さくなることを可能にする（即ち、適応フィルタをそれ自体オフに切替え可能にする）。その場合には、適応フィルタ７２０／８２０のタスクは、即ち、目的Ｒｘ信号及び雑音の下に埋められた非常に低いＴＭ２生成物を発見するのが、ますます難しくなる。定数μがあまり小さくなければ、その適応はあてもなく徘徊し、誤った再生ＩＭ２を造出し、そしてそれが全く何もしなかった場合よりもさらに受信器を妨害する。従って、低ＩＭ２電力に関して、（即ち、非常に低いＩＭ２状態において）適応フィルタ７２０／８２０はそれ自体オフに転じるので、μは小さい。その結果は比較器７１２／８１２において複合受信信号ｓcompから何も減算されないことである。代りに、非常に低いＩＭ２電力について適応フィルタをオフに切替えるタスクは伝送電力が低いことをそれが検出したとき受信器７０４によって行われ、このようにそれらが有用ではないとき再生回路７１０／８１０を運用する努力（即ち、電力）を節約する。
【００５０】
本発明の一実施では、図７の二次ＩＭ２相殺回路及び図８の三次ＩＭ３相殺回路は一つの回路に結合され、それによって実施費用及び場所を節約する。図７及び８に例示された一以上の要素及び機能はその実施から逸脱することなく一つの要素に再配置され、且つ／または結合され、もしくはいくつかの要素において具体化される。追加の素子または要素もまた本実施から逸脱することなく追加される。
【００５１】
様々な実施において、 図２、７及び８に例示された再生及び相殺回路の一以上の機能は二次及び／または三次相互変調再生回路７１０及び８１０の一以上の機能を実行するために構成された処理装置によって実施される。
【００５２】
図９は一実施に基づくベースバンドにおける受信器相互変調干渉を適応的に相殺する方法を例示する。この方法は、例えば、様々な実施における回路及び／またはプロセッサによって実施される。ベースバンドにおいて相互変調干渉及び受信信号を有する複合信号が取得される（９０２）。線形及び／または非線形変換は干渉相殺信号を取得するために第一の信号に関して行われる（９０４）。干渉相殺信号は受信信号を取得するために復号信号から減算される（９０８）。複合信号は干渉相殺信号を減算する前に線形及び／または非線形低域変換回路によって処理される（９０６）。非線形変換は送信器電力増幅器の非線形特性及び受信器の利得段の非線形特性を近似する。同様に、線形変換は送信器及び漏出路に沿う線形特性を近似する。
【００５３】
前述の実施例は単に例であり、本発明を制限すると解釈すべきでないことを注目すべきである。実施例の記述は例示であり、そして請求項の範囲を制限するものではない。従って、本教示は容易に他の型式の装置に適用することができ、そして多くの選択肢、修正、及び変形は当業者にとって明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】全二重通信デバイスの一般的な送信器-受信器配置を例示するブロック図である。
【図２】一実施例に基づく適応干渉相殺を持つ無線トランシーバを例示するブロック図である。
【図３】実施例に基づく適応干渉回路によって相殺される相互変調干渉を特徴とする受信器低域変換回路を例示するブロック図である。
【図４】二次相互変調生成物（「ＩＭ２」）及び三次相互変調生成物（「ＩＭ３」）と同様にベースバンドにおける所望の受信信号を示すグラフを例示する。
【図５】非線形デバイスを通過する信号の相互変調生成物の数学的表現を例示する。
【図６】一実施に基づくベースバンドにおける二次及び三次相互変調成分を相殺する一般的な方法を例示する。
【図７】一実施に基づく適応二次相互変調相殺回路を持つトランシーバを例示するブロック図である。
【図８】一実施に基づく適応三次相互変調相殺回路を持つトランシーバを例示するブロック図である。
【図９】一実施に基づくベースバンドにおける受信器相互変調干渉を相殺する方法を例示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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