(57)【要約】    【課題】      劣悪な伝搬環境を経由した信号を受信した場合でも、精度良くＤＣオフセット成分を除去するＤＣオフセット除去装置及びＤＣオフセット除去方法を提供する。    【解決手段】  Ａ／Ｄ変換器１０２の最大電圧の半値を中心とする中央領域を定め、第１域選択部１０３及び第２領域選択部１０６が中央領域内に入るサンプル値を除外する。第１平均化部１０４では一定の範囲を越えるサンプル値の第１平均値が求められ、第２平均化部１０７では中央領域を下回るサンプル値の第２平均値が求められ、オフセット算出部１０９では第１及び第２平均値から求まる中央値を用いてＤＣオフセットが算出される。Ａ／Ｄ変換された受信信号は遅延器１１０でタイミング調整され、減算器１１１でＤＣオフセットが減算される。  【選択図】      図１
2006013690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号をシンボル周期に同期してサンプリングし、サンプル値を得るＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器の最大電圧の半値を中心とする中央領域内のサンプル値を除外し、前記中央領域外のサンプル値を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択されたサンプル値のうち、前記中央領域を越えるサンプル値から第１平均値を算出し、前記中央領域を下回るサンプル値から第２平均値を算出する平均化手段と、
前記第１平均値と前記第２平均値の中央値を用いてＤＣオフセットを算出するオフセット算出手段と、
前記サンプル値から前記ＤＣオフセットを減算する減算手段と、
を具備することを特徴とするＤＣオフセット除去装置。
【請求項２】
データのサンプル値を前記選択手段へ出力することを停止し、前記データと異なる既知データのサンプル値を前記選択手段へ出力するように切り替える切替手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のＤＣオフセット除去装置。
【請求項３】
アナログ信号をＡ／Ｄ変換によりシンボル周期に同期してサンプリングし、サンプル値を得る工程と、
前記Ａ／Ｄ変換器の最大電圧の半値を中心とする中央領域内のサンプル値を除外し、前記中央領域外のサンプル値を選択する選択工程と、
前記選択工程で選択されたサンプル値のうち、前記中央領域を越えるサンプル値から第１平均値を算出し、前記中央領域を下回るサンプル値から第２平均値を算出する平均化工程と、
前記第１平均値と前記第２平均値の中央値を用いてＤＣオフセットを算出するオフセット算出工程と、
前記サンプル値から前記ＤＣオフセットを減算する減算工程と、
を具備することを特徴とするＤＣオフセット除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣオフセット除去装置及びＤＣオフセット除去方法に関し、特に、携帯電話機等の無線通信端末に適用されるＤＣオフセット除去装置及びＤＣオフセット除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル通信システムの無線受信装置には、高周波の無線周波数をダウンコンバートするＲＦ（Radio Frequency）部及びアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が備えられているのが一般的である。これらのＲＦ部及びＡ／Ｄ変換器ではＤＣドリフトが発生することにより、ＲＦ部及びＡ／Ｄ変換器の出力にはＤＣオフセット成分が生じる。このＤＣオフセット成分は、例えば、ディジタル音声処理装置では、ビット誤りの原因となり、その結果ノイズとして聞こえるため必ず除去する必要がある。
【０００３】
ここで、Ａ／Ｄ変換前の受信アナログ信号にＤＣオフセットが含まれる様子について図５を参照して説明する。この図５では、縦軸を信号の振幅電圧［Ｖ］とし、振幅電圧を０からＡ／Ｄ変換器の最大電圧であるＶｍａｘで表し、横軸を時間ｔとしている。図中、ｔ＝ｎＴ及びｔ＝（ｎ＋１）ＴはＡ／Ｄ変換器におけるサンプリング点を示し、ｔ＝ｎＴでは電圧が最小値ｂ、ｔ＝（ｎ＋１）Ｔでは最大値ａを示している。ＤＣオフセットが含まれない受信アナログ信号では、図５（ａ）に示すように、Ｖｍａｘ／２と（ａ＋ｂ）／２とが一致する。一方、正成分のＤＣオフセットが含まれる受信アナログ信号では、図５（ｂ）に示すように、（ａ＋ｂ）／２がＶｍａｘ／２を越える。また、負成分のＤＣオフセットが含まれる受信アナログ信号では、図５（ｃ）に示すように、（ａ＋ｂ）／２がＶｍａｘ／２を下回る。
【０００４】
そこで、オフセット成分を除去する手法として、特許文献１には、所定時間内の受信信号のサンプル値からその信号レベルの最大値及び最小値を一定の時間間隔で検出し、検出した最大値と最小値との中央値を受信信号から差し引くことにより、ＤＣオフセット電圧を除去する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−０３１８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のＤＣオフセット除去方法では、サンプル値の最大値及び最小値という瞬時値を検出することから、劣悪な伝搬環境を経由した信号（例えば、フェージングの影響を受けた信号）を受信した場合には、正確なＤＣオフセット成分を算出することができず、除去精度が劣化するという問題がある。
【０００６】
劣悪な伝搬環境を経由した受信アナログ信号を図６に示す。図６は、図５（ａ）が示すようにＤＣオフセットを含まないものとし、ｔ＝ｔ０〜ｔ１を伝搬環境が良好な区間とし、ｔ＝ｔ１〜ｔ２を伝搬環境が劣悪な区間とした場合を示している。ここで、ｔ＝ｎＴでは電圧ｂが最小値として検出され、ｔ＝（ｎ＋１）Ｔでは、伝搬環境が良好な区間であれば電圧ａが最大値として検出されるところ、伝搬環境が劣悪な区間であるため、電圧ａ’（＜ａ）が最大値として検出される。このため、上記特許文献１に記載のＤＣオフセット除去方法では、（ａ’＋ｂ）／２が中央値となり、Ｖｍａｘ／２を下回ってしまう。このため、ＤＣオフセットが含まれないにもかかわらず、ＤＣオフセットの除去処理が行われてしまい、かえって除去精度が劣化する。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、劣悪な伝搬環境を経由した信号を受信した場合でも、精度良くＤＣオフセット成分を除去するＤＣオフセット除去装置及びＤＣオフセット除去方法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】
【０００８】
本発明のＤＣオフセット除去装置は、アナログ信号をシンボル周期に同期してサンプリングし、サンプル値を得るＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の最大電圧の半値を中心とする中央領域内のサンプル値を除外し、前記中央領域外のサンプル値を選択する選択手段と、前記選択手段で選択されたサンプル値のうち、前記中央領域を越えるサンプル値から第１平均値を算出し、前記中央領域を下回るサンプル値から第２平均値を算出する平均化手段と、前記第１平均値と前記第２平均値の中央値を用いてＤＣオフセットを算出するオフセット算出手段と、前記サンプル値から前記ＤＣオフセットを減算する減算手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、中央領域内のサンプル値が除外されるので、信号精度の低いサンプル値を除いた上でＤＣオフセットが算出されることになり、劣悪な伝搬環境を経由したような信号を受信した場合でも、精度の高いＤＣオフセットを算出することができる。また、中央領域外のサンプル値を平均化するので、サンプル値にばらつきがある場合でも、ばらつきを平滑化することができる。
【００１０】
本発明のＤＣオフセット除去装置は、上記構成において、データのサンプル値を前記選択手段へ出力することを停止し、前記データと異なる既知データのサンプル値を前記選択手段へ出力するように切り替える切替手段を具備する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、データ及びデータと異なる既知データに基づいて、ＤＣオフセットを算出することになるので、既知データ及びデータに基づいてＤＣオフセットを算出する場合に比べ、処理量を軽減することができる。
【００１２】
本発明のＤＣオフセット除去方法は、アナログ信号をＡ／Ｄ変換によりシンボル周期に同期してサンプリングし、サンプル値を得る工程と、前記Ａ／Ｄ変換器の最大電圧の半値を中心とする中央領域内のサンプル値を除外し、前記中央領域外のサンプル値を選択する選択工程と、前記選択工程で選択されたサンプル値のうち、前記中央領域を越えるサンプル値から第１平均値を算出し、前記中央領域を下回るサンプル値から第２平均値を算出する平均化工程と、前記第１平均値と前記第２平均値の中央値を用いてＤＣオフセットを算出するオフセット算出工程と、前記サンプル値から前記ＤＣオフセットを減算する減算工程と、を具備するようにした。
【００１３】
この方法によれば、中央領域内のサンプル値が除外されるので、信号精度の低いサンプル値を除いた上でＤＣオフセットが算出されることになり、劣悪な伝搬環境を経由したような信号を受信した場合でも、精度の高いＤＣオフセットを算出することができる。また、中央領域外のサンプル値を平均化するので、サンプル値にばらつきがある場合でも、ばらつきを平滑化することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、精度の高いＤＣオフセットを算出することができ、精度良くＤＣオフセット成分を除去するＤＣオフセット除去装置及びＤＣオフセット除去方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。なお、実施の形態において、同一機能を有する構成には同一符号を付し、その説明は重複するので省略する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＤＣオフセット除去装置１００の構成を示すブロック図である。この図において、ＲＦ部１０１は、通信相手から送信された信号を受信し、受信した信号（受信信号）に対してダウンコンバートなどの無線受信処理を施し、処理された信号をＡ／Ｄ変換器１０２に出力する。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器１０２は、ＲＦ部１０１から出力されたアナログ信号である受信信号をシンボル周期に同期してサンプリングし、サンプル値を得る。すなわち、ディジタル信号に変換し、変換したディジタル信号を第１領域選択部１０３、第２領域選択部１０６及び遅延器１１０に出力する。このディジタル信号には、ＲＦ部１０１及びＡ／Ｄ変換部１０２で発生したＤＣオフセットが含まれている。
【００１８】
第１領域選択部１０３は、Ａ／Ｄ変換器１０２の最大電圧をＶｍａｘとすると、Ａ／Ｄ変換器１０２から出力された信号のうち、その電圧がＶｍａｘ／２に所定の値ｈを加えた値（Ｖｍａｘ／２＋ｈ）以上の信号を選択し、選択した信号を第１平均化部１０４に出力する。なお、所定の値ｈは、０＜ｈ＜Ｖｍａｘ／２であり、経験的に知られるオフセット量を考慮して予め決定される。
【００１９】
第１平均化部１０４は、第１領域選択部１０３から出力された信号のサンプル値を平均化し、平均値を第１記憶部１０５に出力し、第１記憶部１０５は、第１平均化部１０４から出力された平均値を記憶する。第１記憶部１０５に記憶された平均値はオフセット算出部１０９に出力される。
【００２０】
第２領域選択部１０６は、Ａ／Ｄ変換器１０２から出力された信号のうち、その電圧がＶｍａｘ／２から所定の値ｈを引いた値（Ｖｍａｘ／２−ｈ）以下の信号を選択し、選択した信号を第２平均化部１０７に出力する。
【００２１】
第２平均化部１０７は、第２領域選択部１０６から出力された信号の電圧値を平均化し、平均値を第２記憶部１０８に出力し、第２記憶部１０８は、第２平均化部１０７から出力された平均値を記憶する。第２記憶部１０８に記憶された平均値はオフセット算出部１０９に出力される。
【００２２】
オフセット算出部１０９は、第１記憶部１０５から出力された平均値と第２記憶部１０８から出力された平均値との中央値を算出し、この中央値とＶｍａｘ／２との差分をＤＣオフセットとして算出する。算出されたＤＣオフセットは減算器１１１に出力される。
【００２３】
遅延器１１０は、Ａ／Ｄ変換器１０２から出力された信号を遅延させることにより、タイミングを調整し、遅延させた信号を減算器１１１に出力する。
【００２４】
減算器１１１は、遅延器１１０でタイミング調整された信号からオフセット算出部１０９で算出されたＤＣオフセットを減算することにより、受信信号に含まれるＤＣオフセットを除去する。
【００２５】
次に、上記構成を有するＤＣオフセット除去装置１００の動作について説明する。Ａ／Ｄ変換器から出力されたディジタル信号は、第１領域選択部１０３において、その電圧がＶｍａｘ／２＋ｈ以上の信号が選択され、また、第２領域選択部１０６において、その電圧がＶｍａｘ／２−ｈ以下の信号が選択される。すなわち、選択手段としての第１領域選択部１０３及び第２領域選択部１０６において、Ｖｍａｘ／２−ｈからＶｍａｘ／２＋ｈの範囲（以下、「中央領域」という）内に含まれる信号は選択されない。この様子を図２に示す。
【００２６】
図２では、縦軸を信号の振幅電圧［Ｖ］とし、振幅電圧を０からＡ／Ｄ変換器の最大電圧であるＶｍａｘで表し、横軸を時間ｔとしている。また、図２では、ＤＣオフセットが含まれない受信アナログ信号を示している。図中、ｔ＝ｎＴでの電圧ｂ及びｔ＝（ｎ＋１）Ｔでの電圧ａが中央領域外にあるので、これらのサンプル値は第１領域選択部１０３及び第２領域選択部１０６で選択される。一方、ｔ＝（ｎ＋２）Ｔでの電圧ｑ及びｔ＝（ｎ＋３）Ｔでの電圧ｒが中央領域内にあるので、これらのサンプル値は第１領域選択部１０３及び第２領域選択部１０６で選択されない。これにより、劣悪な伝搬環境を経由したような信号精度の低い信号を排除することになり、精度の高いＤＣオフセットを算出することができる。
【００２７】
第１領域選択部１０３で選択された信号は第１平均化部１０４において、また、第２領域選択部１０６で選択された信号は第２平均化部１０７において、それぞれの電圧が平均化される。これにより、第１領域選択部１０３及び第２領域選択部１０６で選択された信号の電圧が誤差などによってばらつきがある場合でも、ばらつきを平滑化することができるので、精度の高いＤＣオフセットを算出することができる。
【００２８】
第１平均化部１０４及び第２平均化部１０７で求められた平均値はそれぞれ第１記憶部１０５及び第２記憶部１０８を介して、オフセット算出部１０９において、第１領域と第２領域の信号の各平均値の中央値が算出される。そして、Ｖｍａｘ／２と中央値との差分がＤＣオフセットとして算出される。
【００２９】
算出されたＤＣオフセットは減算器１１１に出力され、減算器１１１において、遅延器１１０でタイミング調整されたディジタル信号からオフセット算出部１０９で算出されたＤＣオフセットを減算することにより、受信信号からＤＣオフセットが除去される。
【００３０】
このように実施の形態１によれば、Ａ／Ｄ変換器の最大電圧の半値を中心として一定の範囲を定め、一定の範囲内に入るサンプル値を除外するので、劣悪な伝搬環境を経由した信号を受信した場合でも、精度の高いＤＣオフセットを算出することができる。また、一定の範囲を越えるサンプル値と、一定の範囲を下回るサンプル値とをそれぞれ平均化し、得られた２つの平均値から求まる中央値を用いてＤＣオフセットを算出することにより、誤差などによってばらつきがある場合でも、ばらつきを平滑化することができるので、精度の高いＤＣオフセットを算出することができる。したがって、精度良くＤＣオフセットを除去することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るＤＣオフセット除去装置２００は基本的には実施の形態１に係るＤＣオフセット除去装置１００と同等の構成を備えているが、図３に示すように、ディジタル信号を第１領域選択部１０３及び第２領域選択部１０６に入力するか否かを切り替える切替部３０１を備えている。
【００３２】
ここで、フレームフォーマットは図４に示すように、１フレームをＬシンボルとし、Ｍシンボルの既知データをデータに内挿している。データによってはそのサンプル値が全て第１領域として選択される場合もあり、この場合、データのみではＤＣオフセットを算出できなくなる。サンプル値が全て第２領域として選択される場合も同様である。これに対して、既知データのサンプル値はランダム性が高く、サンプル値が全て第１領域として選択されたり、逆に第２領域として選択されたりすることはない。
【００３３】
そこで、切替部３０１は、Ａ／Ｄ変換器１０２から出力された信号のうち、既知データを第１領域選択部１０３及び第２領域選択部１０６に出力する。これにより、既知データ以外のデータについては第１領域選択部１０３及び第２領域選択部１０６での選択が行われなくなるので、処理量を軽減することができる。
【００３４】
このように実施の形態２によれば、実施の形態１に係るＤＣオフセット除去装置１００により得ることができる効果に加え、既知データに基づいてＤＣオフセットを算出するので、既知データ及びデータに基づいてＤＣオフセットを算出する場合に比べ、処理量を軽減することができる。
【００３５】
なお、実施の形態２では、図４に示すフレームフォーマットを例に挙げて説明したが、本発明は、このフレームフォーマットに限定されるものではなく、既知データを含むフレームフォーマットであれば何でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本願発明にかかるＤＣオフセット除去装置及びＤＣオフセット除去方法は、精度よくＤＣオフセットを除去することができるという効果を有し、携帯電話機等の無線通信端末に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＤＣオフセット除去装置の構成を示すブロック図
【図２】図１に示す第１及び第２領域選択部における処理を示す概念図
【図３】本発明の実施の形態２に係るＤＣオフセット除去装置の構成を示すブロック図
【図４】フレームフォーマットを示す図
【図５】（ａ）ＤＣオフセットが含まれない受信アナログ信号を示す図、（ｂ）正成分のＤＣオフセットが含まれる受信アナログ信号を示す図、（ｃ）負成分のＤＣオフセットが含まれる受信アナログ信号を示す図
【図６】劣悪な伝搬環境を経由した受信アナログ信号を示す図
【符号の説明】
【００３８】
１０１  ＲＦ部
１０２  Ａ／Ｄ変換器
１０３  第１領域選択部
１０４  第１平均化部
１０５  第１記憶部
１０６  第２領域選択部
１０７  第２平均化部
１０８  第２記憶部
１０９  オフセット算出部
１１０  遅延器
１１１  減算器
３０１  切替部
【図１】
2006013690.tif 000003
【図２】
2006013690.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006013690.tif 000007
【図６】
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