(57)【要約】本発明は第１搬送波周波数の第１搬送波と第２搬送波周波数の第２搬送波を有する電磁波信号を処理するための方法及び装置に関する。本方法は、受信信号を第１ブランチ及び第２ブランチへと分離するステップと、それぞれの第１周波数シフト処理によって、それぞれのブランチにおける信号の周波数をシフトする第１シフトステップと、それぞれの第１フィルタで、第１ブランチ及び第２ブランチにおける信号のフィルタリングを実行するステップと含む。また、それぞれの第２周波数シフト処理によって、それぞれのブランチにおける周波数をシフトする第２シフトステップを含み、第１シフトの後で、第１ブランチの第１搬送波は、第２ブランチの第２搬送波と実質的に同一の中心周波数を有するように、各第１周波数シフト処理におけるシフト量には、第１周波数差がある。第１フィルタを通過した後で、それぞれのブランチにおける信号は、同一の中心周波数において、第１または第２搬送波の一方だけを有するように、各第１フィルタは同一のフィルタ特性を有する。
2007529124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１搬送波周波数を有する第１搬送波と、第２搬送波周波数を有する第２搬送波とを含むマイクロ波領域における電磁波による受信信号を処理する方法であって、
前記受信信号を第１ブランチ(１２０)及び第２ブランチ(１２５)へと分離するステップと、
それぞれの第１周波数シフト処理(１２６、１２７)によって、各ブランチにおける前記受信信号の搬送波周波数をシフトする第１シフトステップと、
前記第１ブランチ及び第２ブランチにおける前記受信信号をそれぞれの第１フィルタ(１３１、１３２)によりフィルタリングするステップと、
それぞれの第２周波数シフト処理(１３６、１３７)によって、各ブランチにおける前記受信信号の搬送波周波数をシフトする第２シフトステップと
を含み、
前記第１シフトステップを実行した後で、前記第１ブランチにおける前記第１搬送波が、前記第２ブランチにおける前記第２搬送波と実質的に同一の中心周波数を有するよう、各第１周波数シフト処理によるシフト量には第１周波数差があり、
前記第１フィルタを通過した後における各ブランチにおける各受信信号は、実質的に同一の中心周波数のところに前記第１または第２搬送波のただ一つだけを有するよう、各第１フィルタは、実質的に同一のフィルタ特性を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２周波数シフト処理は、各ブランチにおいて互いに異なるシフト量によって実行され、前記ブランチ間におけるシフト量の差は、前記第１及び第２搬送波間における所望の周波数セパレーションに対応していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２つのブランチの各受信信号は、前記第２周波数シフト処理が実行された後で結合され(１４０)、フィルタリングされ(１４３)、さらに処理されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１搬送波周波数を有する第１搬送波と、第２搬送波周波数を有する第２搬送波とを含むマイクロ波領域における電磁波による受信信号を処理する装置であって、
前記受信信号を第１ブランチ(１２０)及び第２ブランチ(１２５)へと分離する分離手段と、
それぞれの第１周波数シフト処理によって、各ブランチにおける前記受信信号の搬送波周波数をシフトする第１シフト手段(１２６、１２７)と、
前記第１ブランチ及び第２ブランチにおける前記受信信号をフィルタリングするために各ブランチに配置された第１フィルタ手段(１３１、１３２)と、
それぞれの第２周波数シフト処理によって、各ブランチにおける前記受信信号の搬送波周波数をシフトする第２シフト手段(１３６、１３７)と
を含み、
前記第１シフト手段において、前記第１ブランチにおける前記第１搬送波が、前記第２ブランチにおける前記第２搬送波と実質的に同一の中心周波数を有するよう、各第１周波数シフト処理によるシフト量には第１周波数差があり、
各第１フィルタ手段を通過した各ブランチにおける各受信信号が、実質的に同一の中心周波数のところに前記第１または第２搬送波の一つだけを有するよう、各第１フィルタ手段は、実質的に同一のフィルタ特性を有することを特徴とする装置。
【請求項５】
前記第２シフト手段(１３６、１３７)は、それぞれの前記ブランチにおいて互いに異なるシフト量を採用し、前記ブランチ間におけるシフト量の差は、前記第１及び第２搬送波間における所望の周波数セパレーションに対応することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記２つのブランチでの前記受信信号を前記第２周波数シフト処理を実行した後で結合する手段(１４０)と、フィルタリングおよびさらなる処理を実行する手段(１４３、１４５、１４７)とをさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
第１搬送波周波数を有する第１搬送波と、第２搬送波周波数を有する第２搬送波とを含むマイクロ波領域における電磁波による受信信号を処理する方法であって、
前記受信信号を第１ブランチ及び第２ブランチへと分離するステップと、
それぞれ第１周波数シフト処理によって、各ブランチにおける前記受信信号の搬送波周波数をシフトする第１シフトステップ(３２６、３２７)と、
それぞれ第１フィルタ(３３１、３３２)により、前記第１ブランチ及び前記第２ブランチにおける各信号をフィルタリングするステップと、
それぞれ第２周波数シフト処理(３３７)によって、各ブランチにおける前記受信信号の搬送波周波数をシフトする第２シフトステップと
を含み、
前記第１フィルタを通過した後で、各ブランチには搬送波が１つだけ含まれることになるよう、前記第１ブランチ及び前記第２ブランチにおける各フィルタリングのステップは、各ブランチにおける搬送波の一つをフィルタリングして除去し、
前記第２シフトステップは、前記２つのブランチでそれぞれ同一のシフト量により実行されることを特徴とする方法。
【請求項８】
前記２つのブランチでの前記受信信号は、前記第２シフトステップの実行後に結合され(３４０)、フィルタリングされ(３４３)、さらに処理される(３４５、３４７)ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１搬送波周波数を有する第１搬送波と、第２搬送波周波数を有する第２搬送波とを含むマイクロ波領域における電磁波による受信信号を処理する装置であって、
前記受信信号を第１ブランチ及び第２ブランチへと分離する手段と、
それぞれの第１周波数シフト処理によって、それぞれの前記ブランチにおける前記受信信号の搬送波周波数を第１シフトする第１シフト手段(３２６、３２７)と、
前記第１ブランチ及び前記第２ブランチのそれぞれにおいて、前記受信信号を第１フィルタリングするための第１フィルタ手段(３３１、３３２)と、
それぞれ第２周波数シフト処理によって、各ブランチにおける前記信号の搬送波周波数を第２シフトする第２シフト手段(３３７)と
を含み、
前記第１フィルタリングを実行した後、各ブランチが搬送波を一つだけを有するように、前記第１ブランチ及び前記第２ブランチにおける各第１フィルタ手段は、各ブランチにおける搬送波の一つをフィルタリングして除去し、
前記第２シフト手段は、前記２つのブランチで同一のシフト量でもって前記第２シフトを実行することを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記２つのブランチでの前記受信信号を前記第２周波数シフト処理を実行した後で結合する手段(３４０)と、フィルタリング(３４３)およびさらなる処理を実行する手段(３４５、３４７)とをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波領域における電磁波による受信信号を処理する装置及び方法に関する。当該受信信号は、第１搬送波周波数の第１搬送波と第２搬送波周波数の第２搬送波とを含む。
【背景技術】
【０００２】
ＷＣＤＭＡ(Wideband Code Division Multiple Access)の技術において、いわゆる多重搬送波（マルチキャリア）受信機を使用したいという幅広い要求がある。従って、出来る限り費用効率的な方法でこのような受信機を設計することに、大きな関心が寄せられている。
【０００３】
マルチキャリア受信機を設計するための一つの知られている方法は、受信を希望する搬送波の数に等しい数のブランチへと初期において信号を分離することである。分離後の信号は独立した信号として取り扱われ、その後段の回路はまさに単一搬送波（シングルキャリア）受信機となる。これは信号成分の数とほぼ等しい数のシングルキャリア受信機が必要となるといった欠点があり、費用がほんの少しだけ削減されるにすぎない。
【０００４】
マルチキャリア受信機を設計するための他の知られている方法は、“n-搬送波”動作を許容するように拡大された帯域を使う“単一搬送波設計”を基本としている。しかし、使用可能なフィルタが不完全性を有しているため、この解決の方法は多くの短所、主に干渉に起因する短所を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、従来に比べてもっと費用効率的にマルチキャリア受信機を設計することを可能にして欲しいという要求に応じられる方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
マイクロ波領域における電磁波による受信信号であって、第１搬送波周波数の第１搬送波と第２搬送波周波数の第２搬送波とを含む信号を処理する方法を提供することによって、本発明の上記の要求は実現される。
【０００７】
本方法は、受信信号を第１ブランチ及び第２ブランチへと分離するステップと、各ブランチにおいてそれぞれの第１周波数シフト処理によって、信号の搬送波周波数をシフトする第１周波数シフトステップと、第１ブランチ及び第２ブランチにおける各第１フィルタで、信号のフィルタリングを実行するステップと含む。
【０００８】
また、本方法は、各ブランチにおいて、それぞれの第２周波数シフト処理によって、信号の搬送波周波数をシフトする第２周波数シフトステップを含む。
【０００９】
第１周波数シフトステップの後で、第１ブランチの第１搬送波は、第２ブランチの第２搬送波と実質的に同一の中心周波数を有するように、第１周波数シフト処理のシフト量（シフト幅）には第１周波数差がある。よって第１フィルタを通過した後では、各ブランチにおける各信号が、実質的に同一の中心周波数において、第１または第２搬送波の一方だけを含みうるよう、各第１フィルタは、実質的に同一のフィルタ特性を有する。
【００１０】
必須ではなく好適なものとしては、第２周波数シフトステップは、各ブランチにおいて互いに異なるシフト量によって実行される。これは、ブランチ間のシフト量の差が第１及び第２搬送波間における所望の周波数分離（セパレーション）に対応している。
【００１１】
従って、本発明による第１及び第２搬送波間の周波数セパレーションは、システムの設計者が決定できる。
【００１２】
特に、望ましい実施例において、２つのブランチにおける各信号は、第２周波数シフトステップの後で結合され、そしてフィルタリングされ、そしてさらに処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は添付の図面を参照にして下記に詳細に説明される。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施例(１００)の概略的なブロックダイヤグラムを示す。本発明は全体を通じて２つの信号を有するマルチキャリア信号について説明されるが、本発明はこれより多いかまたは少ない任意の数の搬送波を有するマルチキャリア信号にも適用可能であることは、当当業者であれば理解できるはずである。従って、２つの搬送波信号は、単に説明の簡明化のための一例にすぎず、本発明の範囲を限定するものと理解すべきではない。本発明は、搬送波の数が多い場合であってもまた少ない場合であっても適用できる。
【００１５】
マイクロ波による多重搬送波信号は、望ましくはＷＣＤＭＡ技術を採用するセルラ電話システムにおいて、アンテナ(１１０)において受信される。受信した信号には、搬送波の中心周波数が第１周波数f１及び第２周波数f２となる２つの搬送波信号を含む。第１周波数f１及び第２周波数f２との間には、△fRFにより表される周波数セパレ-ションがある。本発明によれば、受信信号は、第１ブランチ１２０及び第２ブランチ１２５へと分離され、この分離された信号は、それぞれのブランチで個別に処理されうる。
【００１６】
２つのブランチのそれぞれにおいて、各信号は、各ブランチに１つ設けられた局部発振器LOからの信号との乗算処理によって周波数がシフトされる（第１周波数シフト処理）。各局部発振器LOは、図においてLO１(１２６)及びLO２(１２７)と示されており、それぞれから出力される信号は、fLO１及びFLO２である。第１ブランチにおける信号は、fLO１のシフト量によってシフトされ、第２ブランチにおける信号はfLO２のシフト量によってシフトされる。
【００１７】
図１に示されている本発明の実施例における特徴の一つは、第１周波数シフトを実行した後で、第１ブランチにおける第１搬送波の中心周波数が第２ブランチにおける第２搬送波の中心周波数と実質的に同一となるように、２つのLO間に周波数差がある。これは図１に小さな丸の円に示されている。
【００１８】
第１及び第２ブランチにおける第１周波数シフト処理に引き続いて、この信号は、望ましくは帯域通過タイプの各第１フィルタ(１３１、１３２)によってフィルタリングされる。
【００１９】
この実施例の背景にある本発明の概念の一つはここで明らかになる。本信号処理におけるこの段（ステージ）で、第１ブランチにおける第１搬送波の中心周波数が第２ブランチにおける第２搬送波の中心周波数と実質的に同一であり、第１及び第２ブランチにおける各帯域通過フィルタは同一の通過帯域またはフィルタ特性を有しうる。従って、第１ブランチにおける信号は、実質的にただ第１搬送波のみを有し、第２ブランチにおける信号は、実質的にただ第２搬送波のみを有するようになる。
【００２０】
第１フィルタリング処理に引き続いて、第１ブランチにおける信号は局部発振器LO(１３６)からの信号と乗算され、第２ブランチにおける信号は局部発振器LO(１３７)からの信号と乗算されることによって、それぞれ第２周波数シフト処理が実行される。局部発振器LOは、それぞれのブランチ毎に一つずつ設けられている。本信号処理におけるこの段で、２つのブランチにおける各信号は基本的に同一の中心周波数を有しているので、当該信号を周波数シフトすることが望ましい。すなわち、各ブランチにおける信号の中心周波数が異なるように配置され、かつ、両者の間には周波数セパレーションが存在することになるようにシフトが実行される。そのセパレーション間隔は、本システムによって定義されるか、または特定回路の設計に基づいて選択される。
【００２１】
２つの搬送波間における所望の周波数セパレーションが△IFにより表されるとすれば、第１及び第２のLO周波数は、それぞれプラスまたはマイナスの符号は異なるもののそれぞれ同一の周波数だけの「ハーフ・セパレーション」を適切に有しうる。即ち、第２周波数シフトに使用される２つのLOは、それぞれfLO２の基本周波数を有し、そして±△IF/２ほど基本周波数から離れている。ここで、△IFは、第２周波数シフトを実行した後で、２つの搬送波間に存在する所望の周波数セパレーションである。
【００２２】
所望の周波数分離を達成するための第２シフト処理における各LOの周波数の組み合せはどのようなものであってもよい。この実施例において使用される周波数及びセパレーションは単なる例示にすぎない。
【００２３】
２つのブランチにおける各第２周波数シフト処理に引き続いて、第１搬送波及び第２搬送波は、△IFほど分離する。２つのブランチからの信号は結合部(１４０)によって一つのブランチへと適切に結合される。
【００２４】
この再結合に引き続いて、この信号は、不適切な信号成分を除去することが望ましいのであれば、第３帯域通過フィルタ(１４３)によってフィルタリングされてもよい。この後、再結合信号は、図１の応用例において示したようなアナログ/デジタル変換器ADC(１４５)など、さらなる処理のために準備が完了したことになる。
【００２５】
適切には、この段において、２つの搬送波間の周波数分離△IFは、使用されるADC(１４５)の能力に適合される。事実、これは、本発明の他の長所であると言うこともできる。即ち、ADCに合わせて周波数分離を選択できるため、本発明は、より単純なADCを使用することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の他の長所としては、受信信号に複数の搬送波が含まれうるにもかかわらず、ただ一つのADCが必要となるにすぎないことである。しかし、このようにすることが好ましくないといったいくつかの理由が存在する場合、２つのブランチからの信号を第２周波数シフトの後で結合する必要はない。これは、本発明の好ましい実施例にすぎないからである。
【００２７】
図１に示されているように、このADCに引き続いて、信号は回路(１４７)でデジタル的に分離されて処理されてもよい。
【００２８】
図２は、図１の装置係る実施例のより詳細なブロックダイヤグラムを示す。図１及び図２の実施例において主に異なる点は、図２の実施例ではダイバーシティ受信を利用していることである。即ち、ダイバーシティ受信は、この例で２つの搬送波が示されているように、複数の搬送波信号を含む信号を受信するために２つのアンテナを使うことである。２つのアンテナとダイバーシティ受信の場合に使用される各回路は、実質的に同一であり、それぞれのアンテナからの信号は互いに類似な回路によって処理される。
【００２９】
図２に示されている例では、２つの信号処理チェーンがある。それぞれの信号処理チェーンは、図１に示されている２つのブランチを有する。各チェーンは、それぞれのアンテナと関連付けられており、２つのチェーンは基本的に図１の信号処理チェーンまたは回路と類似する。このような理由で図２の回路は、ここでは非常に詳細には説明しない。
【００３０】
図２の回路の一つについて詳細に説明する。２つのダイバーシティチェーンのそれぞれにおいて、第１周波数シフト及び第２周波数シフトが同一であれば、それぞれのダイバーシティチェーンにおいて個別のLOは必要とならない。図１の実施例では全体で４つのLOが使われており、そのうち２つは各ブランチにおいて第１周波数シフトのためのものであり、他の２つは各ブランチにおいて第２周波数シフトのためのものである。同一の数のLOが、図２に示されているダイバーシティに使用できる。それぞれのダイバーシティにおける第１信号処理ブランチにおいて第１周波数シフトのために一つかつ同一のLOを使用でき、同様にそれぞれのダイバーシティにおける第２信号処理ブランチにおいて第２周波数シフトのために一つかつ同一のLOを使用できる。
【００３１】
同様に図２に示されているダイバーシティに全体としてただ２つのLOを使用できる。
【００３２】
ダイバーシティを使う場合、２つのダイバーシティチェーンにおいて周波数シフトは同一である必要はない。実現できるような多くの数の適切な周波数シフトが存在しうる。しかしながら、同一の周波数シフトを使用すれば、LOの数を最小に維持できるため、これは低費用の解決手段を実現できる。
【００３３】
図３は、本発明の他の実施例(３００)のブロックダイヤグラムを示す。図１に示されている実施例と同様に、図３の装置は、望ましくはマイクロ波の信号をアンテナ(３１０)により受信する。そして、この装置は、WCDMAタイプのセルラ電話システムに対して特に有用である。
【００３４】
受信信号は、第１ブランチ(３２０)及び第２ブランチ(３２５)へと分離される。それぞれのブランチで、信号は、それぞれのブランチにおける第１のLO(３２６、３２７)によって行われる各第１シフトによって周波数シフトされる。しかし、図１及び図２の実施例とは反対で、図３に示されている実施例において、周波数シフトは、各ブランチにおける第１及び第２搬送波を同一の中心周波数へとシフトするようには設計されていない。本実施例の２つのブランチにおける各第１周波数シフトは、第１及び第２ブランチにおいて互いに異なる明確な中心周波数を有する第１及び第２搬送波を提供することに目的がある。
【００３５】
第１及び第２ブランチにおける第１周波数シフトに引き続いて、２つのブランチの各信号は、望ましくはそれぞれのブランチに一つずつ設けられた帯域通過フィルタ(３３１、３３２)によってフィルタリングされる。前述した実施例とは反対で、この帯域通過フィルタは、通過帯域の中心周波数が同一ではないものの、通過帯域の幅は同一であってもよい。
【００３６】
第１周波数シフトは、２つのブランチにおいて異なるシフトをもたらすものであるが、本実施例における目的の一つは前述した実施例と同様に、各ブランチにおいてただ一つの受信搬送波だけを残すようにすることである。
【００３７】
このような理由で、第１ブランチのフィルタ(３３１)は、実質的に第１搬送波の中心周波数に通過帯域の中心を有し、第２ブランチのフィルタ(３３１)は、実質的に第２搬送波の中心周波数に通過帯域の中心を有する。この２つのフィルタにおける通過帯域の幅は、搬送波を除く実質的にすべての成分がフィルタによって除去されるような幅とする。
【００３８】
図３の実施例において、各第１のLOは、LO'１(３２６)及びLO'２ (３２７)と示すことができ、それぞれ信号は、f'LO１及びf'LO２である。従って、第１ブランチでの信号は、f'LO１によるシフトによってシフトされ、第２ブランチでの信号はf'LO２によるシフトによってシフトされる。
【００３９】
周波数シフト処理とフィルタリングが実行されると、各ブランチには、ただ一つの搬送波だけが残る。従って、これら搬送波は個別的に処理されるが、適切な方法により２つの信号が結合されることが望ましい。このような適切な方法の１つは、図３から明らかに分かる。２つの信号を結合する目的の一つは、互いに明確な周波数間隔をあけて２つの信号を配置するために、この２つの信号を第２周波数シフトさせることである。しかし、２つの信号は、同一の中心周波数を有していないので、一致することがなく、同一のシフト量でシフトされうる。
【００４０】
従って、ただ一つのLO(３３７)が２つのブランチにおいてシフト処理のために必要となる。このLO(３３７)からの信号は、fIFLOとして表すことができ、２つのブランチにおいて乗算するために使用される。fIFLOによる第２シフト処理に引き続いて、第１及び第２搬送波は、結合器(３４０)において適切に結合され、全体としての信号はさらに処理され、例えば、帯域通過フィルタ(３４３)によってフィルタリングされる。
【００４１】
本処理のこの段で、２つの搬送波についての中心周波数間の間隔は、よく知られており、かつ、後段のADC(３４５)の能力に対して設計されるよう、慎重に設計されて計算されている。
【００４２】
ADCによるデジタル信号への変換に引き続いて、搬送波は、デジタル的に分離され必要に応じて処理される。
【００４３】
従って、図３の実施例は、互いに異なる中心周波数を有する帯域通過フィルタを必要とするが、一方では、図１及び図２の実施例に比べてより少ない一つのLOだけを必要とする。
【００４４】
最後に、図４は、図３と同一の原理に基づいているが、図２の実施例と同様にダイバーシティ受信を利用する点において差を有する実施例を示す。従って、この原理は前述したとおりであるので、ここでは詳細に説明しない。しかし、ダイバーシティ受信を使用するため、２つの第１ブランチと２つの第２ブランチからなる４つのブランチがある。使用される２つのアンテナのそれぞれに対して一対のブランチが使用される。従って、第１周波数シフトを実行するために２つのLOが使用され、一方のLOは、１つの第１ブランチについて使用され、他方のLOは２つの第２ブランチについて使用される。各周波数は上述した通りであり、各LOは、LO'１及びLO'２として表され、それぞれの信号はf'LO１及びf'LO２によって示される。
【００４５】
また、それぞれの第１及び第２ブランチの信号は、図３の実施例で示したようにフィルタリングされる。しかし、フィルタリングに引き続いて、すべての信号は同一の量でシフトされるので、所望の効果を得るためにただ一つのLOだけが必要とされる。このLOの周波は、fIFLOとして示され、４つあるブランチのすべてで、各信号と乗算するために使用される。
【００４６】
図３及び図４に示されている実施例に関して、本発明の他の実施例では、第２周波数シフト処理を削除できる点には注意しなければならない。
【００４７】
また、すべての実施例において、少なくとも第１周波数シフト用に使用される２つのLOは、１つのLOと置換されてもよい。この１つのLOは、第１ブランチの信号及び第２ブランチの信号間の間隔が所望の間隔となるようにシフト量が計算された場合に、複数あるブランチの一つにおける信号のみをシフトする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る第１実施例を示す図である。
【図２】本発明に係る第１実施例の変形例を示す図である。
【図３】本発明に係る第２実施例を示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施例の変形例を示す図である。
【図１】
2007529124.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007529124.tif 000005
【図４】
2007529124.tif 000006
【国際調査報告】
2007529124.tif 000007
2007529124.tif 000008
2007529124.tif 000009