(57)【要約】      （修正有）【課題】装置内の他の回路に特別な対策を施すこと無く、比較的安価に、高い精度で自装置の発するノイズを取り除く機能を有する無線装置、およびノイズ除去方法を提供することを目的とする。【解決手段】通信を行う第一のアンテナが受信する受信信号と、ノイズ受信を行う第二のアンテナが受信するノイズ信号とをベースバンド信号に周波数変換し、それぞれのベースバンド信号を、ディジタル受信信号とディジタルノイズ信号とに変換し、該２つのディジタル信号の差分をノイズ差分情報としてメモリに格納し、新たに受信したディジタル受信信号から新たに受信したディジタルノイズ信号とメモリに格納したノイズ差分情報との差を差し引き、ノイズを除去することを特徴とする。【選択図】      図１
2004304670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のアンテナが受信する信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に受信信号強度にしたがってゲインを自動制御して振幅を正規化し、ベースバンド受信信号とし、
第二のアンテナが受信する信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に受信信号強度にしたがってゲインを自動制御して振幅を正規化し、ベースバンドノイズ信号とし、
ベースバンド受信信号をディジタル受信信号に変換し、ベースバンドノイズ信号をディジタルノイズ信号に変換し、該２つのディジタル信号の差分をノイズ差分情報としてメモリに格納し、
新たに受信したディジタル受信信号から新たに受信したディジタルノイズ信号とメモリに格納したノイズ差分情報との差を差し引き、ノイズを除去することを特徴とするノイズ除去方法。
【請求項２】
第一のアンテナと、
第二のアンテナと、
第一のアンテナが受信する信号を第一の周波数変換手段によりベースバンド受信信号に変換し、第二のアンテナが受信するノイズ信号を第二の周波数変換手段によりベースバンドノイズ信号に変換して出力するＲＦ部と、
ベースバンド受信信号を、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化して出力する第一のゲイン制御増幅手段を経由してディジタル受信信号に変換し、ベースバンドノイズ信号を、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化して出力する第二のゲイン制御増幅手段を経由してディジタルノイズ信号に変換し、該２つのディジタル信号の差分をノイズ差分情報とし、新たに受信したディジタル受信信号から新たに受信したディジタルノイズ信号とメモリに格納したノイズ差分情報との差を差し引き、ノイズを除去するベースバンド処理部と、
ノイズ差分情報を格納するメモリとを備えることを特徴とする無線装置。
【請求項３】
第一のアンテナと、
第二のアンテナと、
第一のアンテナと第二のアンテナの受信する信号を切り換えて出力するアンテナ切替手段と、アンテナ切替手段の出力する信号を周波数変換手段によりベースバンド信号に変換して出力するＲＦ部と、
ベースバンド信号を、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化して出力するゲイン制御増幅手段を経由してディジダル信号に変換し、該ディジタル信号からディジタル受信信号とディジタルノイズ信号とを分離抽出し、抽出したディジタル受信信号とディジタルノイズ信号との差分をノイズ差分情報とし、新たに受信したディジタル受信信号から新たに受信したディジタルノイズ信号とメモリに格納したノイズ差分情報との差を差し引き、ノイズを除去するベースバンド処理部と、
ノイズ差分情報を格納するメモリとを備えることを特徴とする無線装置。
【請求項４】
請求項２、または請求項３に記載の無線装置であって、
ベースバンド処理部はさらに、新たな受信動作の度にノイズ差分情報を生成し、新たなノイズ差分情報と、予めメモリに格納されたノイズ差分情報との差が所定の値を超えた場合は、新たなノイズ差分情報をメモリに格納することを特徴とする無線装置。
【請求項５】
請求項２、または請求項３に記載の無線装置であって、
ベースバンド処理部はさらに、所定の制御信号により、新たな受信信号によるノイズ差分情報を生成し、新たなノイズ差分信号をメモリに格納することを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノイズ除去機能を備えた無線装置に関し、特に、無線装置が受信する信号に含まれる、自装置が発するノイズを的確に検出して除去するノイズ除去方法、および無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信機能を有する装置は高感度の受信部を備えるため、電波規格（ＣＩＳＰＲやＶＣＣＩ）では問題にならないレベルの、自装置内のクロック回路等の、他の部分の発するノイズが受信性能に大きな影響を及ぼす。
特に、通信回線の帯域にノイズが存在する場合は、そのノイズが即、受信特性を悪化させる。このため従来は、図１１に、実線、および点線で示すごとく、自装置全体、もしくはノイズを発生する他の部分をシールドするか、自装置の他の部分が発するノイズの影響が最小となる位置にアンテナを実装するという対策が取られている。
【０００３】
また、送受信を切り換える方式の無線送受信機においても、自装置の送信回路機能が断であるときであってもノイズが残留する場合は、当該残留ノイズを加工し、逆位相の適度な振幅で受信回路の途中に注入することでノイズを相殺する無線送受信機が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−９４２４５
図１２に、特許文献１に開示されている無線送受信機の構成を示す。当該送受信機においては、送信時には送受信切替回路１０３を送信側とし、送信ヤンガ段１０１から送られるＲＦ信号をパワーアンプ（ＰＡ）１０２で送信信号レベルまで増幅し、送受信切替回路１０３を経由して空中線１０４に送り出す。
【０００５】
一方受信時には送受信切替回路１０３を受信側とし、空中線１０４からの受信信号を送受信切替回路１０３、およびＲＦアンプ（ＲＦＡ）１０５を経由して受信後段１０６に入力する。ここで等価器回路１０７は、受信時のＰＡ１０２のノイズ成分を取り出して適当な位相調整、振幅調整、遅延調整を行ったのち、ＲＦＡ１０５と受信後段１０６との間に注入し、ノイズキャンセルを図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来実施されてきたシールド対策では、確実にノイズ発生源をシールドすると装置が大型化してしまう。また、装置内の他の回路で使用する信号、例えばクロック信号は多様な周波数成分を含有するノイズを発するため、ノイズの影響を受けない位置にアンテナを実装しようとする対策では、装置を設計する毎に異なった対策を検討する必要がある。
【０００７】
また、特許文献１に開示されている技術では、ＲＦＡ１０５と受信後段１０６との間に注入する信号の振幅、および位相を高い精度で制御する必要があるが、ＲＦ帯においてアナログ信号処理を行なっている為、安定して高い精度を保つことは困難である。
また、ＲＦＡ１０５と受信後段１０６との間に注入する信号を、ディジタル信号処理により求めることで安定して高い精度を得ることも可能であるが、この場合には高価な高速のディジタル信号処理演算部が必要となる。
【０００８】
本発明は、装置内の他の回路に特別な対策を施すこと無く、比較的安価に、高い精度で自装置の発するノイズを取り除く機能を有する無線装置、およびノイズ除去方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、第一のアンテナが受信する信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に受信信号強度にしたがってゲインを自動制御して振幅を正規化し、ベースバンド受信信号とし、第二のアンテナが受信する信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に受信信号強度にしたがってゲインを自動制御して振幅を正規化し、ベースバンドノイズ信号とし、ベースバンド受信信号をディジタル受信信号に変換し、ベースバンドノイズ信号をディジタルノイズ信号に変換し、該２つのディジタル信号の差分をノイズ差分情報としてメモリに格納し、新たに受信したディジタル受信信号から新たに受信したディジタルノイズ諡号とメモリに格納したノイズ差分情報との差を差し引き、ノイズを除去することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、送受信アンテナが受信する信号中のノイズ成分からノイズ受信アンテナが受信するノイズ成分を差し引いた成分をノイズ差分情報として保持し、受信動作時に、受信信号からノイズ差分情報とノイズ受信アンテナが受信するノイズ信号との差を差し引くことにより受信信号中のノイズ成分を除去する。
また、ＲＦ部ではなく、ベースバンド部でディジタル信号演算を行うことで、ディジタル信号演算の利点である安定性を確保しつつ、演算部のクロックを低くすることが可能となり、安価に高い精度でノイズを取り除く機能を有する無線装置を提供することが可能となる。
【００１１】
第二の発明は、通信を行なう第一のアンテナと、ノイズ受信を行う第二のアンテナと、第一のアンテナが受信する信号を第一の周波数変換手段によりベースバンド受信信号に変換し、第二のアンテナが受信するノイズ信号を第二の周波数変換手段によりベースバンドノイズ信号に変換して出力するＲＦ部と、ベースバンド受信信号を、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化して出力する第一のゲイン制御増幅手段を経由してディジタル受信信号に変換し、ベースバンドノイズ信号を、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化して出力する第二のゲイン制御増幅手段を経由してディジタルノイズ信号に変換し、該２つのディジタル信号の差分をノイズ差分情報とし、新たに受信したディジタル受信信号から新たに受信したディジタルノイズ信号とメモリに格納したノイズ差分情報との差を差し引き、ノイズを除去するベースバンド処理部と、ノイズ差分情報を格納するメモリとを備えることを特徴とする。
【００１２】
第三の発明は、通信を行なう第一のアンテナと、ノイズ受信を行う第二のアンテナと、第一のアンテナと第二のアンテナの受信する信号を切り換えて出力するアンテナ切替手段と、アンテナ切替手段の出力する信号を周波数変換手段によりベースバンド信号に変換して出力するＲＦ部と、ベースバンド信号を、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化して出力するゲイン制御増幅手段を経由してディジダル信号に変換し、該ディジタル信号からディジタル受信信号とディジタルノイズ信号とを分離抽出し、抽出したディジタル受信信号とディジタルノイズ信号との差分をノイズ差分情報とし、新たに受信したディジタル受信信号から新たに受信したディジタルノイズ信号とメモリに格納したノイズ差分情報との差を差し引き、ノイズを除去するベースバンド処理部と、ノイズ差分情報を格納するメモリとを備えることを特徴とする。
【００１３】
このように、第二の発明にアンテナ切替機を加えることで、信号受信部とノイズ信号受信部とが統合可能となり、より安価に高い精度でノイズを取り除く機能を有する無線装置を提供することが可能となる。
第四の発明は、第二、あるいは第三の発明の無線装置であって、ベースバンド処理部はさらに、新たな受信動作の度にノイズ差分情報を生成し、新たなノイズ差分情報と、予めメモリに格納されたノイズ差分情報との差が所定の値を超えた場合は、新たなノイズ差分情報をメモリに格納することを特徴とする。
【００１４】
これにより、適宜ノイズ差分情報を更新し、状況の変化に追随したノイズ除去が可能となる。
第五の発明は、第二、あるいは第三の発明の無線装置であって、ベースバンド処理部はさらに、所定の制御信号により、新たな受信信号によるノイズ差分情報を生成し、新たなノイズ差分信号をメモリに格納することを特徴とする。
【００１５】
例えば、自装置の動作モード等の状況により自装置の発生するノイズが変化することがわかっている場合、状況が変わる毎に所定の制御信号を発生してノイズ差分情報を更新させることで、遅滞無く最適なノイズ除去が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例１の概略構成を示し、実施例１のＲＦ部を図２に、実施例１のベースバンド処理部を図３に、実施例１の制御概略を図４に示す。
実際の通信を行なう前に、予め以下の前処理を行う。
１．外来ノイズの影響を受けない環境で装置を受信状態にする。
【００１７】
２．ＲＦ部において、第一のアンテナ１１が受信する信号と第二のアンテナ１６が受信する信号、すなわちそれぞれのアンテナが受信する、自装置の情報処理部のクロック回路等が発するノイズ信号を、それぞれの周波数変換手段１２、および１７にてそれぞれベースバンド受信信号Ｒｘ、およびベースバンドノイズ信号Ｎｘに変換する。
【００１８】
なお、通常Ｒｘは、本来受信するべき受信信号Ｒｓと、自装置が発するノイズ信号Ｒｎの和となるが、前処理においては、Ｒｘ＝Ｒｎとなる。
３．ベースバンド処理部において、受信信号強度による制御信号（ＣＴＲとＣＴＮ）を用いた通常の自動利得調整の手法で、受信信号成分Ｒｎとノイズ信号成分Ｎｘとを、歪みなく一定の振幅を保つ、すなわち振幅の正規化を行い、アナログ／ディジタル変換し、それぞれＤＲｎ、ＤＮｘとし、ディジタルフィルタ（ＬＰＦ）を通して演算部２１に送る。
【００１９】
演算部２１においては、ディジタル変換されたベースバンド受信情報ＤＲｎ、およびベースバンドノイズ情報ＤＮｘに自動利得調整で用いる制御信号（ＣＴＲとＣＴＮ）、あるいは制御信号により定まる利得補正値（ＧＣＲとＧＣＮ）を乗じて正規化し、ノイズ差分情報Ｄｅｆを生成する。ノイズ差分情の計算例を次式に示す。
【００２０】
【数１】
2004304670.tif 000003
【００２１】
４．生成したノイズ差分情報Ｄｅｆをメモリ２２に格納する。ノイズ差分情報Ｄｅｆは１受信区間（スロット）分格納する。上記処理をＭ回繰り返し、ノイズ差分情報を受信区間内処理時刻毎に平均化して１受信区間分格納するとしても良い。
受信する帯域内にチャネルがＫ個ある場合は、上記処理を全Ｋチャネルについて実行し、各チャネルのノイズ差分情報Ｄｅｆ＿ｃｈ＿１〜Ｄｅｆ＿ｃｈ＿Ｋとしてメモリに格納する。
【００２２】
実際の通信時の動作を以下に示す。
１．外部の信号を受信する環境で装置を受信状態にする。
２．ＲＦ部において、第一のアンテナ１１が受信する信号と、第二のアンテナ１６が受信する信号とを、それぞれベースバンド受信信号Ｒｘ’（＝Ｒｓ＋Ｒｎ’）、およびベースバンドノイズ信号Ｎｘ’に周波数変換する。
【００２３】
３．ベースバンド処理部において、前処理と同様にそれぞれベースバンド受信信号Ｒｘ’、およびベースバンドノイズ信号Ｎｘ’を、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化してアナログ／ディジタル変換してＤＲｘ’、ＤＮｘ’とし、ディジタルフィルタ（ＬＰＦ）を通して演算部に送る。
４．演算部において、メモリ２２に格納されている、受信するチャネルに対応したノイズ差分情報Ｄｅｆ＿ｃｈ＿ｋを読み取る。さらに、ディジタルベースバンド受信情報ＤＲｘ’から、ノイズ差分情報Ｄｅｆとディジタルベースバンドノイズ情報ＤＮｘ’との差を差し引くことで、推定される本来受信すべき受信信号ＤＲｓ’を求める。推定受信信号ＤＲｓ’の計算例を次式に示す。
【００２４】
【数２】
2004304670.tif 000004
【００２５】
ここで、利得補正値（ＧＣＲ’とＧＣＮ’）は、実際の通信時の利得補正値である。
ＲＦ部の実施例２を図５に、実施例２のＲＦ部と組み合わせて用いるベースバンド処理部の実施例２を図６に、図５の実施例と図６の実施例を組み合わせた場合の実施例２のアンテナ切替え制御を図７に示す。
【００２６】
ＲＦ部において、アンテナ切替スイッチ５９は、図７に示すアンテナ切替信号ＳＥＬにより第一のアンテナが受信する受信信号と第二のアンテナが受信するノイズ信号とをスイッチで切り換えて受信回路の入力とし、周波数変換手段５２によりベースバンド信号Ｒに変換する。
ベースバンド処理部において、ベースバンド信号Ｒを、受信信号強度にしたがってゲインを自動制御し、振幅を正規化してアナログ／ディジタル変換し、アンテナ切替信号ＳＥＬに同期してベースバンド受信信号Ｒｘとベースバンドノイズ信号Ｎｘとを分離し、ディジタルフィルタ（ＬＰＦ）を通して演算部６１に送る。以下、実施例１と同様の処理を行う。
【００２７】
これにより、単一の受信回路で、実施例１の２重化された受信回路の置き換えが可能となる。
図８は、実施例３の制御概略を示す。実施例３の概略構成は実施例１と同様であるが、演算部２１はさらに、ノイズの分散比を求めてノイズ差分情報を生成する。
【００２８】
前処理の１．〜３．は、実施例１と同様である。
４．ノイズ差分情報の計算を１受信区間（スロット）分、Ｍ回繰り返し、ベースバンドノイズ信号ＤＮｘ１〜ＤＮｘＭの平均値Ａｖｇ＿ＤＮｘ、およびノイズ差分情報Ｄｅｆ１〜ＤｅｆＭの平均ノイズ差分情報Ａｖｇ＿Ｄｅｆを求める。
さらに、Ａｖｇ＿ＤＮｘとＤＮｘ１〜ＤＮｘＭ、およびＡｖｇ＿ＤｅｆとＤｅｆ１〜ＤｅｆＭとから、それぞれノイズ信号の分散Ｄｉｓｐ＿ＤＮｘとノイズ差分情報の分散Ｄｉｓｐ＿Ｄｅｆとを求める。
【００２９】
以上の処理を全チャネルについて実行し、全チャネルの平均ノイズ信号、平均ノイズ差分情報、ノイズ信号の分散、およびノイズ差分情報の分散をメモリに格納する。
実際の通信時の動作の１．〜３．は実施例１と同様である。
４．演算部２１において、メモリ２２に格納されている、ノイズ信号の平均値Ａｖｇ＿ＤＮｘ、平均ノイズ差分情報Ａｖｇ＿Ｄｅｆ、ノイズ信号の分散Ｄｉｓｐ＿ＤＮｘ、およびノイズ差分情報の分散Ｄｉｓｐ＿Ｄｅｆを読み取る。
【００３０】
ノイズ信号の平均値と受信したノイズ信号とから、次式によりノイズ信号の差分を求める。
【００３１】
【数３】
2004304670.tif 000005
【００３２】
上記各値から、次式によりディジタルベースバンド受信信号ＤＲｘ’中のノイズ成分ＤＲｎ’を推定する。
【００３３】
【数４】
2004304670.tif 000006
【００３４】
次に、次式によりディジタルベースバンド受信情報ＤＲｘ’から、推定ノイズ成分ＤＲｎ’を差し引くことで、推定受信信号Ｒｓ’を求める。
【００３５】
【数５】
2004304670.tif 000007
【００３６】
図９は、実施例４の制御概略を示す。実施例４の概略構成は実施例１と同様である。実施例４において、実際の通信時の動作の１．〜４．は実施例１と同様であるが、演算部２１はさらに以下の制御を行う。
５．新たにノイズ差分情報Ｄｅｆ’を所定回数繰り返しにて生成した後、ノイズ差分情報Ｄｅｆ’の平均値と、あらかじめメモリ部に格納されているノイズ差分情報Ｄｅｆとの差が所定の値を超えた場合、メモリに格納してあるノイズ差分情報Ｄｅｆを新たなノイズ差分情報Ｄｅｆ’で更新する。
【００３７】
図１０は、実施例５の制御概略を示す。実施例５の概略構成は実施例１と同様である。実施例５において、実際の通信時の動作の１．〜４．は実施例１と同様であるが、演算部２１はさらに以下の制御を行う。
５．情報処理部のＣＰＵはノイズ発生状況を変化させる要因の値を監視し、監視している要因の値が所定の値を超えた場合は、更新制御信号を生成してベースバンド処理部のＣＰＵに通知する。ノイズ発生状況を変化させる要因としては、例えば、情報処理装置のクロック、動作モード、温度、経年情報等があげられる。
【００３８】
６．更新制御信号を受け取ったベースバンド処理部のＣＰＵは、新たにノイズ差分情報Ｄｅｆを生成し、メモリ部２２に格納されているノイズ差分情報Ｄｅｆを更新する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明によれば、装置内の他の回路に特別な対策を施すこと無く、比較的安価に、高い精度で自装置の発するノイズを取り除くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の概略構成
【図２】実施例１のＲＦ部
【図３】実施例１のベースバンド処理部
【図４】実施例１の制御概略
【図５】実施例２のＲＦ部
【図６】実施例２のベースバンド処理部
【図７】実施例２のアンテナ切替え制御
【図８】実施例３の制御概略
【図９】実施例４の制御概略
【図１０】実施例５の制御概略
【図１１】従来例１
【図１２】従来例２
【符号の説明】
１１、５１  第一のアンテナ
１２、１７、５２  周波数変換手段
１６、５６  第二のアンテナ
２１、６１  演算部
２２、６２  メモリ
５９  アンテナ切替スイッチ
１０１  送信ヤンガ段
１０２  ＰＡ
１０３  送受信切替回路
１０４  空中線
１０５  ＲＦＡ
１０６  受信後段
１０７  等価器回路
Ｒｘ  ベースバンド受信信号
Ｎｘ  ベースバンドノイズ信号
ＤＲｘ、ＤＲｘ’  ディジタルベースバンド受信情報
ＤＮｘ、ＤＮｘ’  ディジタルベースバンドノイズ情報
ＤＲｓ’  推定受信信号
Ｄｅｆ  ノイズ差分情報
ＣＴＲ、ＣＴＮ  自動利得制御信号
ＧＣＲ、ＧＣＮ、ＧＣＲ’、ＧＣＮ’  利得補正値
ＳＥＬ  アンテナ切替信号
【図１】
2004304670.tif 000008
【図２】
2004304670.tif 000009
【図３】
2004304670.tif 000010
【図４】
2004304670.tif 000011
【図５】
2004304670.tif 000012
【図６】
2004304670.tif 000013
【図７】
2004304670.tif 000014
【図８】
2004304670.tif 000015
【図９】
2004304670.tif 000016
【図１０】
2004304670.tif 000017
【図１１】
2004304670.tif 000018
【図１２】
2004304670.tif 000019