(57)【要約】    【課題】      必要に応じてサンプリング周波数を低減して消費電力を低く抑えること。    【解決手段】  第１の無線信号受信手段１０１にて、第１のアンテナ１０１ａにより受信した無線信号を第１の無線信号増幅手段１０１ｂで適切な信号レベルまで増幅し、帯域制限手段１０２にて所望の周波数帯域に帯域制限する。ＡＤ変換手段１０３にてデジタル信号に変換し、信号処理手段１０５にてデジタル処理して復調を行う。サンプリングクロック発生手段１０４は周波数可変の構成とする。第１のタイミング発生手段１１５と第２のタイミング発生手段１１６とによって、サンプリング周波数を増加させる第１のタイミングとサンプリング周波数を低下する第２のタイミングを発生させる。第１のタイミングで希望波レベル検出手段１０７と妨害波レベル検出手段１０８とにより希望波と妨害波のレベルを検出し、第２のタイミングでサンプリング周波数を低下させる。  【選択図】      図１
2006140809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号処理手段が帯域制限された信号を受信し、所望の周波数のサンプリングクロックで前記信号をサンプリングしてデジタル処理を行うデジタル受信機であって、
前記信号処理手段は、
前記サンプリングクロックの周波数を制御するサンプリングクロック制御手段と、
前記サンプリングクロックを増加させる第１のタイミングを出力する第１のタイミング発生手段と、
前記サンプリングクロックを減少させる第２のタイミングを出力する第２のタイミング発生手段とを備え、
前記サンプリングクロック制御手段が、
受信した無線信号の希望波レベルと妨害波レベルの状態に応じて、前記第１のタイミング及び前記第２のタイミングで前記サンプリングクロックの周波数を変化させる
ことを特徴とするデジタル受信機。
【請求項２】
前記信号処理手段は、
受信した無線信号の誤り率を測定する誤り率測定手段と、
前記誤り率測定手段が測定した誤り率を比較するためにあらかじめ設定された閾値と、
前記誤り率と前記閾値とを比較・判定する誤り率比較手段とを備え、
前記サンプリングクロック制御手段が、
前記誤り率が前記閾値以上の場合には、前記第１のタイミングに優先してサンプリング周波数を増加させる
ことを特徴とする請求項１に記載のデジタル受信機。
【請求項３】
前記帯域制限された信号の周波数ｆ１と、前記サンプリングクロックの周波数ｆｓと、前記信号処理手段に入力される信号の周波数ｆ２との関係は、
ｋを整数とし、ｆｓ＝４×ｆ２としたとき、
ｆ２＝ｆ１−ｋ×ｆｓ
または、
ｆ２＝ｋ×ｆｓ−ｆ１
を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデジタル受信機。
【請求項４】
広帯域信号と狭帯域信号とを受信し、所望の周波数のサンプリングクロックで前記広帯域信号と前記狭帯域信号をサンプリングしてデジタル処理を行うマルチモード受信機であって、
前記広帯域信号と前記狭帯域信号とを個別に受信する複数の無線信号受信手段と、
前記複数の無線信号受信手段より一つの無線信号受信手段を選択して一つの無線信号を抽出する信号選択手段と、
前記信号選択手段が抽出した一つの無線信号に基づいて、前記広帯域信号の処理または前記狭帯域信号の処理の何れかを行う信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記広帯域信号の帯域幅に等しい信号か、または前記広帯域信号の帯域幅より広く帯域制限された信号に基づいてデジタル処理を行う
ことを特徴とするマルチモード受信機。
【請求項５】
前記複数の無線信号受信手段のうち何れかの無線信号受信手段の出力信号の周波数ｆ１と、前記サンプリングクロックの周波数ｆｓと、前記信号処理手段に入力される信号の周波数ｆ２との関係は、
ｋを整数とし、ｆｓ＝４×ｆ２としたとき、
ｆ２＝ｆ１−ｋ×ｆｓ
または、
ｆ２＝ｋ×ｆｓ−ｆ１
を満たすことを特徴とする請求項４に記載のマルチモード受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関わる受信信号をサンプリングしてデジタル処理を行うデジタル受信機に関し、特に、サンプリング周波数を可変してデジタル処理を行うデジタル受信機、マルチモード受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信分野においてはデジタル変復調技術が必須の技術となっている。また、このようなデジタル変復調技術を用いたデジタル無線機においては、受信信号をＡＤ変換（アナログ−デジタル変換）してデジタル信号処理を行うことが必須である。ＡＤ変換にあたっては、従来より標本化定理として知られているように、ＡＤ変換器に入力される信号帯域周波数の２倍以上の周波数でサンプリングを行う必要がある。また、無線通信においては、希望する信号（以下、希望波という）に加えて、妨害となる信号（以下、妨害波という）が同時に入力される場合がある。例えば、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）方式の携帯電話システムにおいては、２００ｋＨｚ間隔でチャネルが配置され、希望波に対して２００ｋＨｚ離れた周波数ごとに妨害波が存在する可能性がある。
【０００３】
通常、ＡＤ変換器の入力に希望波のみが存在する場合には、ＡＤ変換器のサンプリング周波数は希望波の周波数帯域の２倍以上であればよい。しかし、ＡＤ変換器の入力に妨害波も同時に存在する場合には、サンプリング周波数は妨害波も含めた周波数帯域の２倍以上に設定しなければならない。このようにサンプリング周波数を広帯域に設定しないと、ＡＤ変換後に折り返しと呼ばれる現象が発生して妨害波と希望波との区別が困難となり、受信特性が劣化してしまうおそれがある。したがって、ＡＤ変換器のサンプリング周波数の設定に際しては、希望波のほかに妨害波の処理についても考慮する必要がある。
【０００４】
従来より、妨害波の除去は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタやアクティブフィルタ等のアナログ回路によって行われたり、アナログ回路に加えてＤＳＰ（Digital Signal Processor）やハードウエア論理回路によるデジタルフィルタを用いて行われている。デジタルフィルタでは、アナログフィルタに比べて急峻な減衰特性の（つまり、Ｑの高い）フィルタをばらつきの少ない状態で実現することができる。したがって、このようなデジタルフィルタは、隣接チャネル妨害と呼ばれる希望波に近接した周波数の妨害波の除去に極めて有効である。しかし、このようなデジタルフィルタによって隣接チャネルだけでなく全ての妨害波の除去を行うことは、サンプリング周波数を極めて高い値とする必要があるので非現実的である。
【０００５】
これらの観点から、一般的に、従来のデジタル受信機では、アナログフィルタによって希望波から比較的離れた妨害波の除去を行い、さらに、デジタルフィルタによって希望波に近接した妨害波を除去するような構成をとっている。この様子を、図７から図９を用いて説明する。尚、図７は従来の受信機が受信した無線信号における希望波と妨害波との周波数スペクトラムを表す図、図８は従来の受信機においてアナログフィルタを通過した信号をＡＤ変換した後の周波数スペクトラムを表す図、図９は従来の受信機においてデジタルフィルタにより最終的な帯域制限を行った後の周波数スペクトラムを表す図である。何れの図も横軸に周波数、縦軸に信号強度を示している。
【０００６】
図７に示すように、受信した信号には、希望波１０と妨害波１１、１２、１３、１４、１５が含まれている。帯域制限特性１６をもつアナログフィルタによって希望波から比較的離れた妨害波である妨害波１１、１５を除去する。アナログフィルタの帯域幅をＢＷ１とすると、ＡＤ変換器のサンプリング周波数ｆｓは、標本化定理を満足するために、ｆｓ＞２×ＢＷ１となるように設定する。ＡＤ変換した後には、図８に示すように、希望波１０と妨害波１２、１３、１４とが残る。さらに、帯域制限特性１７を持つデジタルフィルタによって希望波に近接した妨害波１２、１３、１４を除去する。ここで、帯域制限特性１７は、希望波１０の帯域をカバーするようにＢＷ２の帯域幅に設定する。このようにしてデジタルフィルタによって妨害波を除去した結果、図９に示すように、ＢＷ２の帯域幅に入っている希望波１０だけが選択される。
【０００７】
通常、サンプリング周波数を高くして、より広帯域の妨害波の除去をデジタルフィルタで行うことはアナログフィルタの設計条件を緩和する。これによってアナログフィルタのコストを低減させることができる。また、サンプリング周波数を高くすると、ＡＤ変換器の量子化雑音は低減し、ＡＤ変換器の前段に位置する増幅器の増幅度を低減させることができる。これによって増幅器の歪み特性が改善されて受信特性を改善することができる。これらの観点から考えて、サンプリング周波数をできる限り高く設定することが好ましい。一方で、サンプリング周波数を高くするとデジタル信号処理部の動作周波数が上昇して消費電力が増加する。特に、移動体通信端末においては、電池の寿命を長くするために消費電力の低減は重要な要素である。この点から考えると、サンプリング周波数はできるかぎり低く抑えることが好ましい。このような受信特性の改善と消費電力の低減とのトレイドオフの関係を解消するための観点から、受信状態に合わせてサンプリング周波数を増減させる受信機の構成が望まれる。
【０００８】
例えば、受信特性の改善を図りつつ消費電力を削減するためには、無線信号の状態に応じてサンプリング周波数を変化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、複数の利用可能なサンプリング信号から最も周波数の低いサンプリング信号を選択して適切にデジタル化することによって消費電力の低減化を図っている。これによって、低電力で受信特性を改善することができる。
【０００９】
図１０は、無線信号の状態に応じてサンプリング周波数を変化させる従来の受信機の構成を示すブロック図である。図１０を用いて低電力で受信特性の改善を図る技術について説明する。所望の無線信号を無線信号受信手段２０１におけるアンテナ２０１ａによって受信し、さらに無線信号増幅手段２０１ｂによって適切なレベルに増幅する。その後、帯域制限手段２０２によって帯域制限して不要な信号の除去を行い、ＡＤ変換手段２０３によって帯域制限手段２０２で帯域制限された信号をサンプリングして量子化する（つまり、アナログ信号をデジタル信号に変換する）。ここで、ＡＤ変換手段２０３のサンプリング周波数は、標本化定理が満足されるよう帯域制限手段２０２の帯域幅の２倍以上の周波数とする。さらに、サンプリングクロック発生手段２０４は、ＡＤ変換手段２０３と信号処理手段２０５にサンプリングクロックを供給する。信号処理手段２０５は、ＡＤ変換器２０３によってデジタル信号に変換された信号をデジタル処理し、後述する処理及び復調を行う。
【００１０】
信号処理手段２０５において、サンプリングクロック制御手段２０６によってサンプリングクロック発生手段２０４の周波数の切り替えを行う。例えば、希望波レベル検出手段２０７によって検出した希望波レベルが大きく、かつ妨害波レベル検出手段２０８によって検出した妨害波レベルも大きい場合には、サンプリングクロック制御手段２０６によりサンプリング周波数を増加させる。これと同時に利得制御手段２０９によって無線信号増幅手段２０１ｂの増幅度を低下させる。このようにしてサンプリング周波数を増加させるとＡＤ変換手段２０３の雑音特性が改善される。このため、無線信号増幅手段２０１ｂの増幅度を受信特性に影響を与えない範囲で低下させることができる。増幅度の低下は、ＡＤ変換手段２０３の入力ダイナミックレンジを越えて信号が入力されることを防ぐと共に、相互変調歪みによる受信特性の劣化を低減させる。これとは逆に、例えば、妨害波レベル検出手段２０８によって検出された妨害波レベルが小さい場合には、サンプリング周波数を減少させる。これにより、ＡＤ変換手段２０３及び信号処理手段２０５の消費電力を低減させることができる。このようにして、無線信号の状態に応じてサンプリング周波数を増減させることにより、受信特性の劣化を防ぎながら消費電力を低減させることが可能となる。
【００１１】
また、サンプリング周波数を受信状態により増減させる別な従来技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この技術は、受信帯域が複数ある場合に、受信される受信帯域に応じたサンプリング周波数を選択することによって、固定のサンプリング周波数でＡ／Ｄコンバータを動作させたときより消費電力を低く抑えている。例えば、高速データ通信などの広帯域伝送時には高速サンプリング周波数を使用し、音声などの狭帯域伝送時には低速サンプリング周波数を使用することによって、受信特性の改善と消費電力の低減を図っている。この技術は広帯域信号と狭帯域信号とを共通の構成で受信する受信機に対して適用されたものである。
【００１２】
図１１は、広帯域信号と狭帯域信号とを受信する受信機においてサンプリング周波数を変化させる従来の受信器の構成を示すブロック図である。図１１においては、図１０と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付しその説明は省略する。図１１では、図１０の帯域制限手段２０２に代えて、広帯域信号に対応した広帯域の第１の帯域制限手段２１０ａと狭帯域信号に対応した第２の帯域制限手段２１０ｂとからなる帯域制限手段２１０を用意する。第１の帯域制限手段２１０ａと第２の帯域制限手段２１０ｂとをサンプリング周波数に対応して帯域制限切り替え手段２１１によって適宜に切り替えて受信を行う。図１１に示した従来技術によれば、広帯域信号を受信するときに、それに合わせて帯域制限手段２１０の第１の帯域制限手段２１０ａとし、狭帯域信号を受信するときに、それに合わせて帯域制限手段２１０の第２の帯域制限手段２１０ｂに切り替えて帯域を低減させる。したがって、狭帯域信号を受信する場合にはサンプリング周波数を低減することができるため、消費電力の低減化を図ることができる。
【特許文献１】特表平２−５０３９７７号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の技術は次のような種々の課題がある。すなわち、図１０に示した従来の技術では、サンプリング周波数の下限値が帯域制限手段２０２によって制約されてしまう。言い換えれば、デジタル受信機では、前述のように、希望波に近接した妨害波はデジタル信号処理によって除去するように構成されているので、アナログフィルタによって構成される帯域制限手段２０２の要求仕様を緩和している。したがって、帯域制限周波数の帯域は、希望波のみの帯域に比べて少なくとも数倍以上となっている。このように、従来の技術では、存在するか否かが不明である妨害波のために、希望波のサンプリングに必要なサンプリング周波数に比べて過剰なサンプリング周波数を必要とし、結果的に必要以上の消費電力を要している。そのため、帯域制限手段２０２によってサンプリング周波数の下限値が制約されてしまうと、必要なサンプリング周波数を得ることができなくなってしまい、結果的に、希望波に近接した妨害波を除去することができなくなってしまう。
【００１４】
また、図１１に示した従来の技術では、アナログフィルタの構成が複雑になって回路面積が増加してしまう。そのため、携帯機器の小型化を阻害してしまうなどの不具合を生じる。同時に、回路規模が複雑になることによって受信器がコスト高になってしまうなどの問題も生じる。
【００１５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、必要に応じてサンプリング周波数を低減して消費電力を低く抑えることができる安価なデジタル受信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明のデジタル受信機は、信号処理手段が帯域制限された信号を受信し、所望の周波数のサンプリングクロックで信号をサンプリングしてデジタル処理を行うデジタル受信機であって、この信号処理手段は、サンプリングクロックの周波数を制御するサンプリングクロック制御手段と、サンプリングクロックを増加させる第１のタイミングを出力する第１のタイミング発生手段と、サンプリングクロックを減少させる第２のタイミングを出力する第２のタイミング発生手段とを備え、サンプリングクロック制御手段が、受信した無線信号の希望波レベルと妨害波レベルの状態に応じて、第１のタイミング及び第２のタイミングでサンプリングクロックの周波数を変化させる構成を採る。
【００１７】
かかる構成によれば、妨害波の存在する場合には妨害波の折り返しによる受信特性の劣化の発生を抑え、妨害波の存在しない場合にはサンプリング周波数を低減して消費電力を低減するサンプリング周波数可変型のデジタル受信機を実現することができる。また、受信環境の変化により突発的に妨害波が現われた場合においても、サンプリング周波数を増加したタイミングにおいて妨害波を検出し、妨害波の折り返しが発生しないサンプリング周波数に再設定して受信特性の劣化を低減できるようにすることができる。
【００１８】
また、本発明のデジタル受信機は、前記発明の構成に加えて、前記信号処理手段は、受信した無線信号の誤り率を測定する誤り率測定手段と、誤り率測定手段が測定した誤り率を比較するためにあらかじめ設定された閾値と、誤り率と閾値とを比較・判定する誤り率比較手段とを備え、前記サンプリングクロック制御手段が、誤り率が閾値以上の場合には、第１のタイミングに優先してサンプリング周波数を増加させる構成を採る。
【００１９】
かかる構成によれば、サンプリング周波数を低減した状態において、突発的な妨害波が発生した場合でも、第１のタイミングを待つことなく、サンプリング周波数を増加させて、受信特性の劣化を低減するサンプリング周波数可変型のデジタル受信機を実現することができる。
【００２０】
また、本発明のマルチモード受信機は、広帯域信号と狭帯域信号とを受信し、所望の周波数のサンプリングクロックで広帯域信号と狭帯域信号をサンプリングしてデジタル処理を行うマルチモード受信機であって、広帯域信号と狭帯域信号とを個別に受信する複数の無線信号受信手段と、複数の無線信号受信手段より一つの無線信号受信手段を選択して一つの無線信号を抽出する信号選択手段と、信号選択手段が抽出した一つの無線信号に基づいて、広帯域信号の処理または狭帯域信号の処理の何れかを行う信号処理手段とを備え、この信号処理手段が、広帯域信号の帯域幅に等しい信号か、または広帯域信号の帯域幅より広く帯域制限された信号に基づいてデジタル処理を行う構成を採る。
【００２１】
かかる構成によれば、広帯域信号と狭帯域信号とを受信するマルチモード受信機において、広帯域信号受信用と狭帯域信号受信用の帯域制限手段を共用することによって受信機を小型に構成すると共に、狭帯域信号の受信時においては、妨害波による受信特性の劣化を抑えながら、消費電力を低減させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、妨害波が存在する（あるいは妨害波の影響が大きい）環境下では、妨害波の折り返しによる受信特性の劣化の発生を抑え、妨害波が存在しない（あるいは妨害波の影響が小さい）環境下では、サンプリング周波数を低減させて消費電力を低減することができる。また、サンプリング周波数を低減した状態において、受信環境の変化により突発的に妨害波が現われた場合においても、サンプリング周波数の増加のタイミングにおいて妨害波を検出し、妨害波の折り返しが発生しないサンプリング周波数に再設定して、受信特性の劣化を低減させることができる。
【００２３】
また、サンプリング周波数を低減した状態において、突発的な妨害波の発生によって受信特性が劣化しても、誤り率の増加を検出して折り返しが発生しないサンプリング周波数に再設定することによって、受信特性の劣化を最小限にとどめることができる。さらに、広帯域信号と狭帯域信号とを受信するマルチモード受信機において、広帯域信号受信用と狭帯域信号受信用の帯域制限手段を共用して受信機構成を小型に構成すると共に、狭帯域信号受信時においては、妨害波による受信特性の劣化を抑えながら消費電力を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のデジタル受信機は、信号処理手段が帯域制限された信号を受信して所望のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタル処理を行うように構成されている。そして、この信号処理手段が備えるサンプリングクロック制御手段が、サンプリングクロックの周波数について任意に制御を行う。このとき、このサンプリングクロック制御手段は、受信した無線信号の希望波レベルと妨害波レベルの状態に応じて、第１のタイミング及び第２のタイミングでサンプリングクロックの周波数を任意に変化させる。これによって、妨害波が存在するときには、妨害波の折り返しによる受信特性の劣化の発生を抑え、妨害波が存在しないときには、サンプリング周波数を低減させて消費電力を低減することができる。
【００２５】
以下、図面を用いて、本発明におけるデジタル受信機の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。尚、各実施の形態に用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【００２６】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１におけるデジタル受信機の構成を示すブロック図である。この図では、サンプリング周波数を可変することができるサンプリング周波数可変受信機の構成を示している。まず、図１に示すサンプリング周波数可変受信機（デジタル受信機）の構成について説明する。図１に示すサンプリング周波数可変受信機は、第１のアンテナ１０１ａが受信した無線信号を第１の無線信号増幅手段１０１ｂで増幅する第１の無線信号受信手段１０１と、第１の無線信号受信手段１０１から出力された無線信号の出力信号を帯域制限する帯域制限手段１０２と、帯域制限手段の出力信号をサンプリングして量子化するＡＤ変換手段１０３と、ＡＤ変換手段１０３にサンプリングクロックを供給する周波数可変のサンプリングクロック発生手段１０４と、ＡＤ変換手段の出力信号に対してデジタル信号処理を行う信号処理手段１０５とを備えた構成となっている。
【００２７】
また、信号処理手段１０５は、サンプリングクロック発生手段１０４の周波数を制御するサンプリングクロック制御手段１０６と、受信した無線信号の希望波レベルを検出（測定）する希望波レベル検出手段１０７と、受信した無線信号の妨害波レベルを検出（測定）する妨害波レベル検出手段１０８と、受信した無線信号の誤り率を測定する誤り率測定手段１１２と、誤り率を比較するためにあらかじめ設定された閾値１１４と、誤り率が閾値１１４以上であるか以下であるかを比較して誤り率の判定を行う誤り率比較手段１１３と、サンプリングクロックを増加させる第１のタイミングを出力する第１のタイミング発生手段１１５と、サンプリングクロックを減少させる第２のタイミングを出力する第２のタイミング発生手段１１６とを備えた構成となっている。
【００２８】
次に、各構成要素の機能及び動作について説明する。第１の無線信号受信手段１０１における第１のアンテナ１０１ａが所望の無線信号を受信すると、第１の無線信号増幅手段１０１ｂが、受信された無線信号を適切なレベルに増幅する。そして、帯域制限手段１０２が、第１のアンテナ１０１ａで受信された無線信号について帯域制限を行い不要な信号を除去する。さらに、ＡＤ変換手段１０３が、帯域制限手段１０２によって帯域制限された信号をサンプリングして量子化する。つまり、ＡＤ変換手段１０３は受信した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００２９】
一方、サンプリングクロック発生手段１０４は、周波数可変のクロックを発生させるクロック発生手段であって、ＡＤ変換手段１０３と信号処理手段１０５へサンプリングクロックを供給する。信号処理手段１０５は、ＡＤ変換手段１０３によってデジタル信号に変換された信号をデジタル処理した後、後述する各種の処理及び復調処理を行う。ここで、本発明のデジタル受信機では、帯域制限手段１０２の周波数帯域は、希望波の周波数帯域より十分に広く設定する。好ましくは、希望波に近接する妨害波も含めて通過するように設定する。また、サンプリングクロック発生手段１０４から出力するサンプリング周波数の最小値は希望波の帯域幅の２倍とする。
【００３０】
したがって、サンプリング周波数を最小とした条件下では、サンプリング周波数は希望波を正しくサンプリングするために必要な最小限の周波数に設定される。そのため、サンプリング周波数を最小としたとき、サンプリング周波数は帯域制限手段１０２の周波数帯域の２倍よりも小さい周波数となる。また、サンプリングクロック発生手段１０４から出力されるサンプリング周波数の最大値は、帯域制限手段１０２の帯域幅の２倍以上とする。したがって、サンプリング周波数を最大とした条件では、帯域制限手段１０２の全帯域の信号は折り返しなくサンプリングされることになる。
【００３１】
信号処理手段１０５においては、サンプリングクロック制御手段１０６が、サンプリングクロック発生手段１０４の発生させたサンプリング周波数の切り替えを行う。例えば、希望波レベル検出手段１０７によって検出した希望波レベルが十分大きく、かつ妨害波レベル検出手段１０８によって検出した妨害波レベルが小さい場合には、サンプリングクロック制御手段１０６によりサンプリング周波数を減少させる。それ以外の場合には、サンプリング周波数を増加させる。
【００３２】
つまり、サンプリングクロック発生手段１０４は、サンプリングクロック制御手段１０６の指示によってサンプリング周波数を増減させる。サンプリング周波数の増減は、例えば、あらかじめ複数の発振器を用意しておき、それを切り替えることにより実現することができる。また、一つの発振器のみを用意しておき、その分周比を切り替えるようにしてもよい。あるいは、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）シンセサイザの構成とすることによって周波数を増減させてもよい。
【００３３】
希望波レベル検出手段１０７は希望波レベルの検出を行う。例えば、希望波の現れる周波数帯域は既知であるので、デジタルフィルタにより希望波のみを取出し、その振幅あるいは振幅を２乗検波した電力を測定することで実現できる。同様にして、妨害波レベル検出手段１０８は妨害波レベルの検出を行う。例えば、デジタルフィルタにより、妨害波の周波数帯域を取出しその振幅を測定することで実現できる。あるいは、全信号電力を測定し、これから希望波の電力を減算してもよい。
【００３４】
また、誤り率測定手段１１２は誤り率の測定を行う。一般に、通信システムにおいては、通信環境において発生する信号の誤りを訂正するため、誤り訂正符号を用いる。この誤り訂正の機能を用いて誤り率を測定することができる。例えば、誤り訂正における誤り訂正したビット数と処理したビット数との比を求めることにより得ることができる。誤り率比較手段１１３は、誤り率測定手段１１２によって測定した誤り率が閾値１１４より高いか低いかの判定を行う。
【００３５】
ここで、信号処理手段１０５、及びそれに含まれる希望波レベル検出手段１０７、妨害波レベル検出手段１０８、誤り率測定手段１１２、誤り率比較手段１１３、閾値１１４は、例えば、論理回路によって実現することができる。あるいは、ＤＳＰおよび記憶媒体に記録されたＤＳＰのプログラム、または、ＣＰＵと記憶媒体に記録されたＣＰＵのプログラム等によっても実現することができる。
【００３６】
サンプリングクロック制御手段１０６は、希望波レベル検出手段１０７、妨害波レベル検出手段１０８、および誤り率測定手段１１２の検出レベルを閾値１１４と比較判定した誤り率比較手段１１３からの情報を用いて、サンプリングクロック発生手段１０４のサンプリング周波数の制御を行う。このとき、サンプリングクロック制御手段１０６による制御のタイミングは、第１のタイミング発生手段１１５と第２のタイミング発生手段１１６によって発生される第１のタイミングと第２のタイミングとにしたがう。
【００３７】
次に、図１に示すデジタル受信機のサンプリングクロック制御手段１０６によるサンプリング周波数の制御の方法について説明する。図２は、図１に示すデジタル受信機におけるサンプリングクロック制御手段１０６によるサンプリング周波数の制御の流れを示すフローチャートである。第１の無線信号受信手段１０１が信号の受信を開始すると（ステップＳ１）、以前に設定されたサンプリング周波数で受信が行われる。尚、以前の設定値がない場合には最大のサンプリング周波数に設定すればよい。次に、サンプリングクロック制御手段１０６は、第１のタイミング発生手段１１５が発生した第１のタイミングを待ち（ステップＳ２）、第１のタイミングに達した時点で（ステップＳ２でＹＥＳのとき）、サンプリング周波数を最大に設定する（ステップＳ３）。
【００３８】
そして、サンプリングクロック制御手段１０６がサンプリング周波数を最大にした状態で、希望波レベル検出手段１０７が希望波レベルを測定すると共に妨害波レベル検出手段１０８が妨害波レベルを測定する（ステップＳ４）。次に、サンプリングクロック制御手段１０６は、これらの測定結果がサンプリング周波数を低下させることができる条件にあるか否かを判断する（ステップＳ５）。尚、サンプリング周波数を低下させることができる条件とは、例えば、妨害波レベルが希望波レベルに対し低く、受信特性が充分に確保できる状態（例えば、移動体通信であれば、ビット誤り率が１０−６未満である状態）である。尚、受信特性を確保するための希望波レベルと妨害波レベルとの比は、本発明のデジタル受信機を備えた無線通信システムと無線機の各部の仕様からあらかじめ知ることができる。また、サンプリング周波数を低下させることができる条件に、希望波レベルが十分に高い受信特性（例えば、移動体通信ではビット誤り率が１０−６未満である状態）を得るに足るレベルであるか否かという条件を加えてもよい。
【００３９】
ステップＳ５で、サンプリング周波数を低下させることができる条件であれば（ステップＳ５；ＹＥＳ）、サンプリングクロック制御手段１０６は、第２のタイミング発生手段１１６が発生した第２のタイミングに達したか否かを判断し（ステップＳ６）、第２のタイミングに達したら（ステップＳ６；ＹＥＳ）、サンプリング周波数を低下させる（ステップＳ７）。このようにしてサンプリング周波数を低下させた場合は、誤り率比較手段１１３が、誤り率は閾値以内にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、誤り率が閾値より大きい場合は（ステップＳ８；ＮＯ）、サンプリングクロック制御手段１０６は、サンプリング周波数を最大にして（ステップＳ９）、ステップＳ２に戻って再び第１のタイミングを待ち前述のステップを繰り返す。一方、ステップＳ８で、誤り率が閾値以下である場合は（ステップＳ８；ＹＥＳ）、サンプリング周波数を低下させたままステップＳ２に戻って第１のタイミングを待ち、前述のステップを繰り返す。このようにして、第１のタイミングを待つ間においても、誤り率が閾値内にあるか否かの判定は繰り返される。つまり、ステップＳ２からステップＳ８が繰り返される。
【００４０】
一方、ステップＳ５で、サンプリング周波数を低下させることができる条件になければ（ステップＳ５；ＮＯ）、サンプリング周波数を最大にしたまま（ステップＳ９）、次の第１のタイミングを待つためにステップＳ２に戻って前述のステップを繰り返す。尚、ステップＳ２で第１のタイミングに達しなければ（ステップＳ２；ＮＯ）、ステップＳ８にスキップして、誤り率比較手段１１３が誤り率は閾値以内にあるか否かを判定し（ステップＳ８）、誤り率が閾値より大きい場合は（ステップＳ８；ＮＯ）、サンプリングクロック制御手段１０６は、サンプリング周波数を最大にして（ステップＳ９）、ステップＳ２に戻って再び第１のタイミングを待ち前述のステップを繰り返す。また、誤り率が閾値以下である場合は（ステップＳ８；ＹＥＳ）、サンプリング周波数を低下させたままステップＳ２に戻って第１のタイミングを待ち、前述のステップを繰り返す。
【００４１】
このようにして、サンプリングクロック制御手段１０６によってサンプリング周波数を制御することで、妨害波が受信特性を確保できるレベルである場合には、サンプリング周波数を低減して消費電力を低減させることができる。本発明では、サンプリングクロックを第１のタイミングで最大に設定し、妨害波の折り返しが発生しない状態として、妨害波レベルと希望波レベルを測定するため、正しく両レベルを測定することができる。また、妨害波レベルを測定してサンプリングクロックを変化させているため、ＡＤ変換手段１０３に先立って帯域制限手段１０２の帯域を変化させる必要がなく、また、妨害波の折り返しによる受信特性の劣化を防ぐことができる。さらに、突発的に妨害波レベルが増加した場合にも、前述のステップＳ２からステップＳ８のフローによって誤り率が閾値以内であるか否かを判断し続けているため、受信特性の劣化を誤り率判定までの時間内に抑えることができる。
【００４２】
次に、本発明のデジタル受信機における、サンプリングクロック制御手段１０６によるサンプリング周波数の制御タイミング、すなわち、第１のタイミング発生手段１１５によって出力される第１のタイミング、および第２のタイミング発生手段１１６によって出力される第２のタイミングについて、図３、図４、及び図５を用いて説明する。
【００４３】
図３は、ＧＳＭ方式の場合に適用される、本発明におけるサンプリングクロック制御手段によるサンプリング周波数の制御タイミングを示す図である。また、図４は、図３における各受信スロットを分解したときの受信スロットごとのサンプリング周波数の制御タイミングを示す図である。さらに、図５は、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access：広帯域・符号分割多重接続）方式の場合に適用される、本発明におけるサンプリングクロック制御手段によるサンプリング周波数の制御タイミングを示す図である。つまり、図３、図４、図５は、本発明における、第１のタイミング発生手段１１５により出力される第１のタイミング、および第２のタイミング発生手段１１６によって出力される第２のタイミングについて示す図である。
【００４４】
図３、図４は、無線方式がＧＳＭ方式である場合について示したものであり、ＧＳＭ方式では、アクセス方式としてＴＭＤＡ（Time Division Multiple Access：時分割多重）方式を用いており、１フレームの信号は符号１３０に示すように８スロットで構成されている。デジタル受信機では１つのスロットを選択し受信するので、例えば、図３に示すように、受信するスロットが第４スロット１３１である場合を示すことができる。本発明のデジタル受信機では、第１のタイミング１３２を第４スロット１３１の開始点に設定する。また、第２のタイミング１３３は、例えば、前述の希望波と妨害波レベルの測定が終了して、サンプリング周波数の低減が可能な条件か否かの判断を完了する時点に設定する。あるいは、第２のタイミング１３３を、サンプリング周波数を低減することが可能な条件か否かの判断を完了した後であって、スロット内においてエラー訂正が行われる領域（一般にユーザの通信データが送られる領域がそれに該当する）の開始点に設定することもできる。
【００４５】
図４に示すように、受信機は受信スロット１４１、１４２、１４３のタイミングに合わせて受信動作を行うが、その度ごとに、第１のタイミング１４４、１４５、１４６および、第２のタイミング１４７、１４８、１４９が設定される。
【００４６】
また、図５は無線信号がＷＣＤＭＡ方式（あるいはＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）方式とも呼ばれる）である場合について示したものである。ＷＣＤＭＡ方式では、受信は連続的に行われるが、信号はＧＳＭ方式と同様にフレーム１５０と１５個のスロット（図５ではそのうち４スロットを示し１５１、１５２、１５３、１５４の符号を付与した）から構成される。第１のタイミングは、好ましくは、各スロットの開始時点に設定する。また第２のタイミングは、例えば、上述した希望波レベルと妨害波レベルの測定が終了してサンプリング周波数が低減可能な条件か否かの判断を完了する時点に設定する。あるいは、サンプリング周波数が低減可能な条件か否かの判断を完了した後であり、スロット内においてエラー訂正が行われる領域（一般にユーザのデータが送られる領域がそれに該当する）の開始点に設定する。
【００４７】
図５に示すように、第０スロット１５１、第１スロット１５２、第２スロット１５３及び第１４スロット１５４に対応して、第１のタイミング１５５、１５６、１５７、１５８、第２のタイミング１５９、１６０、１６１、１６２が設定される。ここでは詳細な説明は省略するが、第３スロットから第１３スロットについても同様にして第１のタイミングと第２のタイミングが設定される。尚、第１のタイミングおよび第２のタイミングは、上述の設定に限定されるものでない。つまり、信号が受信可能な領域であって、サンプリング周波数の切り替えにより受信特性の劣化が生じないか、受信特性の劣化が小さくて許容されるような領域であれば、適宜に第１のタイミングおよび第２のタイミングを設定することができる。
【００４８】
また、無線信号がＧＳＭ方式のようにＴＤＭＡ信号である場合は、希望波と妨害波とのタイミングは同期しているため、誤り率が閾値以下であるか否かの判断は省略することができる。この場合、図１における誤り率測定手段１１２、誤り率比較手段１１３、および、閾値１１４を省略して回路規模を縮小することができる。仮に、誤り率測定手段１１２、誤り率比較手段１１３、および、閾値１１４がない状態で突発的に妨害波が増加しても、受信特性が劣化する時間は、次の第１のタイミングとなるまでの時間に抑えることができる。さらに、従来技術と同様に、希望波レベルおよび妨害波レベルに対応して第１の無線信号増幅手段１０１ｂの利得を制御すれば、より安定した受信特性を得ることができる。
【００４９】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２におけるデジタル受信機ついて説明する。図６は、本発明の実施の形態２におけるデジタル受信機の構成を示すブロック図である。図６に示す実施の形態２のデジタル受信機が図１に示す実施の形態１の構成と異なるところは、第１の無線信号受信手段１０１に加えて第２の無線信号受信手段１７１を有し、信号選択手段１７２によって第１の無線信号受信手段１０１と第２の無線信号受信手段１７１を切り替えるようにした点である。
【００５０】
尚、第２の無線信号受信手段１７１は、第１の無線信号受信手段１０１と同様に、無線信号を受信する第２のアンテナ１７１ａと受信した無線信号を適切なレベルにまで増幅する第２の無線信号増幅手段１７１ｂとを備えた構成となっている。ここで、第１の無線信号受信手段１０１は広帯域信号の受信に供せられ、第２の無線信号受信手段１７１は狭帯域信号の受信に供せられるようになっている。例えば、広帯域信号としては、ＷＣＤＭＡ方式、狭帯域信号としてはＧＳＭ方式の信号が該当する。
【００５１】
信号選択手段１７２は、通信に使用する信号方式に合わせて、第１の無線信号受信手段１０１の出力信号または第２の無線信号受信手段１７１の出力信号の何れかを選択する。実施の形態２においては、帯域制限手段１０２の周波数帯域は、第１の無線信号受信手段１０１で受信する広帯域信号における希望波の周波数帯域より十分広く設定する。好ましくは、広帯域信号における希望波に近接する妨害波も含めて通過するようにする。
【００５２】
信号処理手段１０５の処理は、実施の形態１の図１で説明した処理と同様であり、広帯域信号の処理用と狭帯域信号の処理用の２種類の機能を有する構成となっている。サンプリングクロック制御手段１０６が設定するサンプリングクロックの最大値の設定は、広帯域信号受信、狭帯域信号受信に関わりなく、図１に示した実施の形態１の場合と同様に、帯域制限手段１０２の帯域の２倍以上に設定する。
【００５３】
図６に示した構成のデジタル受信機によれば、簡易な構成でマルチモード受信機を構成することができる。また、狭帯域信号を受信する場合は消費電力の低減を図ることができる。尚、従来のデジタル受信機では、狭帯域信号を受信する場合は帯域制限手段１０２の帯域を切り替える構成としていた。そうでない場合は、広帯域信号に合わせて設定された帯域制限手段１０２の帯域に合わせてサンプリング周波数を設定する必要がある。ところが、本発明によれば、帯域制限手段１０２の周波数帯域が、狭帯域信号の希望波の周波数帯域に比べはるかに広い状態であっても、サンプリング周波数を、妨害波の折り返しによる受信特性の劣化を抑えながら妨害波を低減することができるので、消費電力を削減することが可能となる。また、帯域制限手段１０２以降のデジタル受信機の構成を共用することができるため、マルチモード受信機をさらに小型かつ低コストに構成することができる。
【００５４】
尚、実施の形態1および実施の形態２の何れにおいても、ＡＤ変換手段１０３のサンプリング周波数は、アンダーサンプリングあるいはサブサンプリングとして知られている条件に設定してもよい。アンダーサンプリングの条件に設定する場合、ＡＤ変換手段１０３の入力信号の周波数ｆ１と、ＡＤ変換手段１０３のサンプリング周波数ｆｓ、ＡＤ変換手段１０３の出力信号の周波数ｆ２との関係は、次の式（１）、（２）のようになる。
ｆ２＝ｆ１−ｋ×ｆｓ                                              （１）
または、
ｆ２＝ｋ×ｆｓ−ｆ１                                              （２）
【００５５】
但し、ｋは整数であり、この整数ｋは使用する素子や受信する無線信号方式等に合わせて適切に設定すればよい。
【００５６】
図６において、信号処理手段１０５は、ＡＤ変換手段１０３の出力信号を所望の周波数帯域に帯域制限し復調を行う。この信号処理手段１０５は、例えば、論理回路およびＤＳＰ等によって構成することができる。一般的には、信号処理の容易さから、直交復調を行い、Ｉ，Ｑ一対のベースバンド信号に変換した後に処理を行う。
【００５７】
直交復調とは、中心周波数ｆ２の入力信号に対して、ｃｏｓ（２π×ｆ２×ｔ）とｓｉｎ（２π×ｆ２×ｔ）からなる信号を乗算するものである。尚、ｔは時間を表す。ここで、ＡＤ変換手段１０３のサンプリング周波数ｆｓと、信号処理手段１０５に入力される信号（つまり、ＡＤ変換手段１０３の出力信号に同じ信号）の中心周波数ｆ２との関係を、以下の式（３）となるような関係に設定すると、上記のｃｏｓ（２π×ｆ２×ｔ）とｓｉｎ（２π×ｆ２×ｔ）の値は、ｔは１／ｆｓの整数倍の値のみをとるから、｛１、０、−１｝のみとなる。したがって、直交復調における乗算は｛１，０、−１｝のみとなるため、直交復調の演算処理が簡単に構成することができる。
ｆｓ＝４×ｆ２                                                      （３）
【００５８】
また、サンプリング周波数を最大として、そのサンプリング周波数が低減可能か否かの判断を行うタイミングは、前述において受信スロットの開始時点として説明したが、受信スロットの任意のタイミングで繰り返し行ってもよい。このようにすれば、受信電界の変動によって信号状態が変動した場合においても、より安定した受信特性を得ることができる。また、サンプリング周波数の増減を、より多数のタイミングを用意して複数の段階をもって変化させてもよい。例えば、サンプリング周波数を順次低下させ、受信特性の劣化が発生した時点で、その一つ前のステップのサンプリング周波数に戻し以降の受信を行うようにしてもよい。このようにすれば、妨害波の周波数位置を検出するフィルタ手段を用意しなくても、受信環境に最適なサンプリング周波数に設定することができる。
【００５９】
また、切り替えるサンプリング周波数を多数用意しておき、妨害波があってもその妨害波の影響がないような最小のサンプリング周波数となるようにしてもよい。例えば、第１のタイミングによって設定されるサンプリング周波数最大の状態において、妨害波の周波数位置を検出し、第２のタイミングでは妨害波の折り返しの発生しない最小のサンプリング周波数に設定する。妨害波の周波数位置は、デジタル信号処理手段により検出することができる。具体的には、検出する周波数位置に対応したフィルタとそのフィルタを通過する信号レベルを測定する手段とを用意する。そして、妨害波の周波数位置が、例えば希望波から４００ｋＨｚ離調した位置であった場合、（妨害波の離調周波数４００ｋＨｚ＋妨害波の信号帯域／２）×２をサンプリング周波数の下限値とすればよい。
【００６０】
さらに、受信電界強度の変動周期を測定し、その周期が低い場合には、サンプリング周波数を増減する第１のタイミングと第２のタイミングの時間間隔を増加させてもよい。例えば、図４において、第１のタイミングを１４４と１４６のみに、また第２のタイミングを１４７と１４９のみとしてもよい。このようにすれば、受信電界強度の変動が少ない環境下では、サンプリング周波数を増加させて受信する時間を低減することができ、より消費電力の削減が可能となる。
【００６１】
尚、本発明の各実施の形態におけるデジタル受信機は、図１および図６の構成に限定されるものではない。例えば、第１の無線信号受信手段１０１および第２の無線信号受信手段１７１に、不要な信号を除去する帯域制限手段や周波数変換手段等を備えた構成としてもよい。また、帯域制限手段１０２およびＡＤ変換手段１０３を２系統用意し、従来の直交復調として知られている周波数変換手段を備えた構成としてもよいことは容易に推察できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明によって低消費電力のデジタル受信機を低コストで構成することができ、より小型で簡易な構成で低消費電力のマルチモード受信機を構成することもできる。また、送信機と組み合わせて無線通信機を構成することができる。さらに、この無線通信機を複数組み合わせることにより無線通信システムを構成することができる。したがって、携帯電話装置や無線装置などの用途に有用に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１に関わるデジタル受信機の構成を示すブロック図
【図２】本発明におけるサンプリングクロック制御手段によるサンプリング周波数の制御の方法を示すフローチャート
【図３】ＧＳＭ方式の場合に適用される、本発明におけるサンプリングクロック制御手段によるサンプリング周波数の制御タイミングを示す図
【図４】図３における各受信スロットを分解したときの受信スロットごとのサンプリング周波数の制御タイミングを示す図
【図５】ＷＣＤＭＡ方式の場合に適用される、本発明におけるサンプリングクロック制御手段によるサンプリング周波数の制御タイミングを示す図
【図６】本発明の実施の形態２に関わる受信機の構成を示すブロック図
【図７】従来の受信機において受信した無線信号における希望波と妨害波との周波数スペクトラムを表す図
【図８】従来の受信機においてアナログフィルタを通過した信号をＡＤ変換した後の周波数スペクトラムを表す図
【図９】従来の受信機においてデジタルフィルタにより最終的な帯域制限を行った後の周波数スペクトラムを表す図
【図１０】無線信号の状態に応じてサンプリング周波数を変化させる、従来の受信機構成を表すブロック図
【図１１】広帯域信号と狭帯域信号とを受信する受信機においてサンプリング周波数を変化させる、従来の受信機構成を表すブロック図
【符号の説明】
【００６４】
１０１  第１の無線信号受信手段
１０１ａ  第１のアンテナ
１０１ｂ  第１の無線信号増幅手段
１０２  帯域制限手段
１０３  ＡＤ変換手段
１０４  サンプリングクロック発生手段
１０５  信号処理手段
１０６  サンプリングクロック制御手段
１０７  希望波レベル検出手段
１０８  妨害波レベル検出手段
１１２  誤り率測定手段
１１３  誤り率比較手段
１１４  閾値
１１５  第１のタイミング発生手段
１１６  第２のタイミング発生手段
１７１  第２の無線信号受信手段
１７１ａ  第２のアンテナ
１７１ｂ  第２の無線信号増幅手段
１７２  信号選択手段
【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】
2006140809.tif 000009
【図８】
2006140809.tif 000010
【図９】
2006140809.tif 000011
【図１０】
2006140809.tif 000012
【図１１】
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