(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交関係の低ＩＦ信号が、復調される前にソフトリミットされる多相受信機であって、
前記多相受信機は、高調波フィルタ手段の入力に接続され、復調の前に存在し、前記高調波フィルタ手段に入力される直交関係の低ＩＦ信号のダイナミックレンジを復調される前に圧縮するソフトリミット手段を有し、
前記ソフトリミット手段は、所望の受信機感度レベルより１０ｄＢ下回る信号レベルにおいてはほぼ線形であり、前記所望の受信機感度レベルより高い信号レベルに対しては圧縮に移行し、前記所望の受信機感度レベルよりほぼ１０ｄＢ上回るとハードリミットする特性を持つことを特徴とする多相受信機。
【請求項２】
搬送信号上に変調される所望のデータ信号を受信し、直交関係の低ＩＦ信号を作成する手段と、
前記直交関係の低ＩＦ信号を復調の前にダイナミックレンジを圧縮するソフトリミット手段と、
所望の前記データ信号を回復し、前記ソフトリミット手段が高調波フィルタの入力に接続され、する信号復調手段とを有し、
前記ソフトリミット手段は、高調波フィルタ手段の入力に接続され、前記高調波フィルタ手段への入力のために、復調に先だってされる直交関係の低ＩＦ信号のダイナミックレンジを調整するものであり、
前記ソフトリミット手段は、所望の受信機感度レベルより１０ｄＢ下回る信号レベルにおいてはほぼ線形であり、前記所望の受信機感度レベルより高い信号レベルに対しては圧縮に移行し、前記所望の受信機感度レベルよりほぼ１０ｄＢ上回るとハードリミットする特性を持つことを特徴とする多相受信機。
【請求項３】
搬送信号上に変調される所望のデータ信号を受信し、直交関係の低ＩＦ信号を作成する手段、前記直交関係の低ＩＦ信号にフィルタをかけるイメージ阻止フィルタ手段、前記フィルタをかけられた直交関係の低ＩＦ信号のダイナミックレンジを圧縮するソフトリミット手段、及び前記データ信号を回復する信号復調手段を有し、
前記ソフトリミット手段は、所望の受信機感度レベルより１０ｄＢ下回る信号レベルにおいてはほぼ線形であり、前記所望の受信機感度レベルより高い信号レベルに対しては圧縮に移行し、前記所望の受信機感度レベルよりほぼ１０ｄＢ上回るとハードリミットする特性を持つことを特徴とする多相受信機。
【請求項４】
前記イメージ阻止フィルタ手段は、多相フィルタ手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の多相受信機。
【請求項５】
前記イメージ阻止フィルタ手段に入る前記直交関係の低ＩＦ信号のダイナミックレンジを調整するために、増幅手段を該イメージ阻止フィルタ手段の入力部に結合することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の多相受信機。
【請求項６】
前記高調波フィルタ手段が、前記ソフトリミット手段の出力部と前記信号復調手段の入力部との間に結合されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の多相受信機。
【請求項７】
前記信号復調手段は、多相弁別器及びデータフィルタを有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の多相受信機。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の多相受信機の集積可能である部品を有する集積受信機。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の多相受信機及び送信機を有する集積送受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相受信機(polyphase receiver)、及び自身の受信部として多相受信機を有する送受信機に関する。本発明は、とりわけ、しかし非排他的に、セルラー電話及びコードレス電話などの携帯電気通信装置において用いる集積可能な受信機／送受信機に対する用途を持つ。
【０００２】
本明細書及び特許請求の範囲における参照の便宜上、「受信機」という用語は、送受信機の受信部を含むものと理解されたい。
【０００３】
【従来の技術】
従来の無線受信機は、ほとんどいつも決まってスーパーヘテロダインアーキテクチャを使用している。このアーキテクチャにおいては、送信機において予め無線周波（RF）搬送波上に変調された所望の信号を、局部発振器（LO）信号と混合し、その結果、高度に選択的なフィルタ(highly selective filter)の使用により不所望な干渉信号(interfering signal)が取り除かれる一定中間周波数（IF）に変換する。
【０００４】
リミッタは、周波数変調（FM）伝送を受信するよう設計されているスーパーヘテロダイン受信機において広く使用されている。リミッタは、自動利得制御（AGC）の必要性を減少させ、振幅変調（AM）干渉に対する受信機の耐性を高める。典型的には、リミッタは、受信機においてIFがベースバンド変調と比べて非常に高いポイントで動作する。
【０００５】
集積受信機を作るのに、ゼロIF(zero-IF)アーキテクチャが、これまでは最も成功しているが、搬送周波数における所望の情報又は該搬送周波数の近傍の所望の情報を含む、DC及び低周波数に変換される変調信号の回復に関して問題がない訳ではない。
【０００６】
「多相」又は低IFの受信機アーキテクチャは、デジタル通信システムにおいて使用される受信機に広まっている。これらのシステムは、ビット期間の間に直交関係のIF信号のI及びQにおいて単一の零交差しかないようなビットレートの半分のオーダーのIFを用いる。これらの環境におけるハードリミッタの使用は、受信機の感度をひどく低下させることが分かった。受信機のフロントエンドからのノイズは、零交差のタイミングにおけるエラーをもたらし、ハードリミッタによれば、これらのタイミングエラーは、大きな位相エラーとなり、そしてまたビットエラーとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、多相受信機における零交差の大きなタイミングエラーを避けることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明により、直交関係の低IF信号が復調される前にソフトリミットされる多相受信機を提供する。
【０００９】
本発明はまた、搬送信号上に変調される所望のデータ信号を受信し、直交関係の低IF信号を作成する手段、前記直交関係の低IF信号のダイナミックレンジを圧縮するソフトリミット手段、及び前記データ信号を回復する信号復調手段を有する多相受信機を提供する。
【００１０】
更に、本発明は、搬送信号上に変調される所望のデータ信号を受信し、直交関係の低IF信号を作成する手段、前記直交関係の低IF信号にフィルタをかけるイメージ阻止フィルタ手段（image rejection filtering means）、フィルタをかけられた直交関係のIF信号のダイナミックレンジを圧縮するソフトリミット手段、及び前記データ信号を回復する信号復調手段を有する多相受信機を提供する。前記イメージ阻止フィルタ手段は、多相フィルタ手段を有しても良い。
【００１１】
ハードリミッタを使用する場合と比べて、ソフトリミット手段は、直交関係の低IF信号のI成分及びQ成分における如何なるノイズも上記の大きな位相エラー／ビットエラーを生成しないという利益を持つ。故に、ソフトリミッタを組み込んだ低IF受信機は、スーパーヘテロダインの受信機の感度と同様な感度を達成し、且つ当該受信機の大部分を集積することが出来るという付加的な利益を持つ。
【００１２】
本発明の実施例においては、ソフトリミット手段が、フロントエンドノイズと同じオーダーの信号レベルに対しては線形であり、受信機の指定感度レベルの信号に対しては数dBの圧縮をし、入力信号レベルが受信機感度より10dB上回る場合にはハードリミットを適用するという特性を持つ。
【００１３】
一例として添付図を参照して、本発明を以下に説明する。
【００１４】
図面における同一参照数字は、同様の特徴を示すために用いられている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示されている多相受信機は、帯域を規定する帯域通過フィルタ１２を介して低ノイズRF増幅器１４に結合される空中線１０を有する。増幅器１４の出力部は信号スプリッタ１６に結合され、信号スプリッタ１６からの信号は、直交関係の混合器１８及び２０の信号入力部１８ａ及び２０ａに加えられる。周波数合成器(frequency synthesiser)として実施される局部発振器２２は、混合器１８の局部発振器入力部１８ｂに０°位相信号を供給し、混合器２０の局部発振器入力部２０ｂに９０°位相信号を供給する移相器２４に加えられる出力周波数fLOを持つ。局部発振器周波数fLOは、ビットレートの半分のオーダーの周波数を持つ低IF信号を供給すべく選ばれる。直交関係の低IFのI信号及びQ信号は、関連のIF増幅器２６及び２８において増幅され、これらのIF増幅器の出力は、多相IFフィルタ３０により形成されるイメージ阻止フィルタに加えられる。DC遮断コンデンサ（DC break capacitor）３２及び３４は、多相IFフィルタの関連の出力部に接続されるように示されているが、実際には、DC遮断はIF信号の信号路全体にわたって分散されるから、これは概略である。ソフトリミット増幅器３６及び３８は、多相IFフィルタ３０からのI信号路及びQ信号路へ結合される。
【００１６】
ソフトリミットIF増幅器３６及び３８からのソフトリミットされた出力信号は、ソフトリミット増幅器３６及び３８において生成される所望の信号の高調波を除去する多相高調波フィルタ４０に加えられる。これらの高調波はゼロ周波数付近で非対称にずらされるので、多相フィルタを用いるのが好ましい。
【００１７】
多相周波数弁別器４１は、IF信号を復調するために高調波フィルタ４０の出力部に結合される。弁別器４１は、高調波フィルタ４０の関連の出力部に結合されるI入力部４２ａ及びＱ入力部４２ｂを持つ帯域通過フィルタ４２を有する。フィルタ４２の各々の出力部４２ｃ及び４２ｄは、乗算器４４の第１入力部４８及び乗算器４６の第１入力部５０に結合される。
【００１８】
乗算器の第２入力部５２及び５４は、各々フィルタ４２の入力部４２ａ及び４２ｂへの信号路上の接合部５５及び５３に交差結合される。減算段５６は、各々乗算器４４及び４６の出力部に結合される入力部を持ち、ベースバンドにフィルタをかけ、ビットスライスする段５７に結合される出力部を持つ。段５７は、固有の振舞いの部分として弁別器４１により作成される高周波ノイズを取り除くデータフィルタ５８を有する。データフィルタ５８は低域通過フィルタであり、該低域通過フィルタのしゃ断周波数は、論理１及び論理０の交番シーケンス（alternating sequence）を有するデータストリーム内にあることが見込まれる最大基本周波数の通過を可能にするためにビットレートの半分の付近にある。データフィルタ５８は、ビットスライサ回路６０の一方の入力部に結合され、ビットスライサ回路６０は、電源６２により供給されるしきい電圧に対する別の入力部を持つ。ビットスライサ回路６０は、デコーダ６４にデータビットを供給する。
【００１９】
随意にRSSI出力部６６を、ソフトリミット増幅器３６及び３８から得ることが出来る。
【００２０】
説明の便宜上、図１に示されている受信機の動作は、DECT（Digitally Enhanced Cordless telecommunications）規格に関して説明する。
【００２１】
動作中、空中線１０において受信されたRF信号は、帯域規定フィルタ１２に加えられ、帯域規定フィルタ１２の後でRF信号は低ノイズ増幅器１４において増幅される。局部発振器周波数fLOは、所望のチャネルの下端(lower edge)に設定される。従って、幅1728kHzの所望のチャネルは、864kHzの低IFへ低く変換される。同時に、DECT帯域内の他の潜在的にアクティブなチャネルの全てを、所望のチャネルのどちらの側の周波数にもミックスダウンする。従来のリアルフィルタリングはこれらの干渉信号の大部分を阻止するために用いられ得るが、所望の信号の下側に位置する隣接チャネルは特別な処置を必要とする。前記隣接チャネルは-864kHzのIFを中心にしているので、該隣接チャネルは所望のチャネルのイメージと全く同じ周波数に置かれる。これらの２つの信号を区別するために、複素対(complex pair)として混合器１８及び２０からのI信号及びQ信号を処理すべく多相フィルタ３０を用いる。多相フィルタ３０の使用は、隣接チャネルに対して所望の阻止が与えられるのを可能にする。増幅器２６及び２８は、I信号及びQ信号が多相フィルタに入るための適切なダイナミックレンジ内にあるようにすることを可能にするために設けられている。多相フィルタ３０により生成されるノイズが、受信機のフロントエンド顧みた場合に些細なものであることを確実にするために、十分な利得を加えなければならない。
【００２２】
コンデンサ３２及び３４により表わされている分散形DC遮断は、適当な回復時間を受信機に与える程十分広いが、変調の歪をもたらすほど広すぎないノッチを、DCにおけるIF信号のスペクトル内に導入する。DECTの場合には、50kHzが最適遮断周波数であることがわかった。
【００２３】
ソフトリミット増幅器３６及び３８は、その後の復調に備えて多相IFフィルタ３０から得られるI信号及びQ信号のダイナミックレンジを圧縮する。DECT受信機の場合に、増幅器３６及び３８は、図５に示される形の圧縮特性を持つ。この特性は、最小の所望の信号レベルを10dB下回る信号レベルにおいてほぼ線形であり、フロントエンドノイズの同一近傍にある-107.6dBmにおいて前記特性は、信号レベルが増大するにつれて次第に圧縮に移行し、-96dBmの感度レベルにおいては、リミッタの電圧の振れ（voltage swing）がフルスケールの95%に達しているであろう。ハードリミットは、信号レベルが所要の受信機感度をおおよそ10dB上回る場合にしか起こらない。それ故、リミット増幅器３６及び３８は、もはや受信機の感度を低下させない。
【００２４】
リミット増幅器３６及び３８における非線形性は、フィルタをかけることにより取り除かれ得る所望の信号の高調波を生成する。これらの高調波はゼロ周波数のまわりに対称にずらされるので、次いでフィルタをかけることにより前記高調波を取り除くことを決定する場合には、複素信号処理を継続し、且つ高調波フィルタ４０として多相装置を用いることが望ましい。
【００２５】
多相弁別器４１は、864kHzのIFを中心にとっている多相フィルタ４２を有する。
【００２６】
復調信号の信号帯域幅は、弁別器４１により生じる如何なる高周波ノイズも取り除くためにフィルタ５８においてフィルタをかけられる。上記のように、フィルタ５８の遮断周波数は、この例においては576kHzであるデータストリーム内にあることが見込まれる最大基本周波数の付近に設定される。
【００２７】
図１に示されている受信機が送受信機の受信部を有する場合には、送信機部分６８も設けられ、空中線１０に接続される。可能な限り、送信機部分は、受信部に設けられている局部発振器２２などの構成要素を使用する。
【００２８】
図２Ａ及び図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂ並びに図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい。図２Ａ及び図２Ｂはa)全くリミッタを用いない受信機を、図３Ａ及び図３Ｂはb)ソフトリミッタを用いている受信機を、図４Ａ及び図４Ｂはc)ハードリミッタを用いている受信機を図示している。
【００２９】
リミッタが用いられず、信号が単に線形増幅器において増幅されるに過ぎない図２Ａ及び２Ｂの場合には、所望の信号より約10dB下回る入力におけるノイズが、I成分又はQ成分の零交差における時折のタイミングエラーもたらすであろう。図２Ａに示されているようなＩ成分の場合には、時間t1における早い零交差が、複素信号ベクトルにおいて相対的に小さな位相エラー、Θeをもたらすであろう。このような小さなエラーは、復調後のビットエラーをもたらしそうにない。なぜなら、ビットエラーは、何らかのほぼ90°に等しい位相エラーを必要とするからである。図３Ａ及び３Ｂのソフトリミッタの場合に、前記入力における同一ノイズはまた、時間t1において誤った零交差をもたらし得るが、増大した利得のために、対応する位相エラーΘeがこの場合には図３Ａに示されるように増大する。前記エラーが厳密にどのくらい大きくなるかは、前記リミッタの動特性に依存する。実際には、目標は、所与のレベルの入力信号に対してビットエラーが依然として起こりそうにないことを確実にするのに十分な小ささに前記増大を保つことにある。図４Ａ及び４Ｂのハードリミッタの場合には、零交差の近傍における利得がこの場合に極めて大きい。入力ノイズはＩ信号成分及びＱ信号成分の極性におけるフルスケール遷移を生じ、故に、誤った時点に前記遷移が生じる場合には、発生する位相エラーΘeが完全な90°になるであろう。IFがシンボルレート（DECTの場合は1152kHz）の約半分である低IF受信機においては、シンボル毎のI信号成分及びQ信号成分の各々における零交差が１つしかなく、これは、90°位相エラーがビットエラーを非常に生成しやすいことを意味する。この状況は、入力ノイズが些細なものになるポイントまで信号レベルが上がるまで改善されない。従って、ハードリミッタは受信機感度を低下させる。
【００３０】
図６は、図５に示されている圧縮特性を持つソフトリミット増幅器を備えるDECT受信機のBERシミュレーションを図示しており、BERは-92dBmにおいてかなり下がり、-96.6dBmの入力電力において水平破線によって示されている所要の感度数値10-3を達成する。目標入力電力は、垂直太線によって示されているように-96.0dBmである。3dBの空中線損失を見込むと、受信機は、10dBのかなりの余裕によりDECTの仕様に合格する感度を持つ。
【００３１】
本明細書及び特許請求の範囲において、単数形の構成要素は、斯様な構成要素の複数の存在を除外しない。更に、「有する」という用語は、羅列されている構成要素又はステップ以外の構成要素又はステップの存在を除外しない。
【００３２】
本開示を読むことにより、当業者にとっては、他の変形例が明らかとなるであろう。斯かる変形例は、多相受信機及び該多相受信機の構成部品の設計、製造及び使用において既知であり、且つ、上述した特徴の代わりに又はそれらに追加して使用することが出来るような同等の及び他の特徴を含むことが出来る。
【００３３】
【産業上の適用可能性】
セルラー電話及びコードレス電話などの携帯電気通信装置用の集積多相送受信機及び受信機。
【図面の簡単な説明】
【図１】多相受信機の実施例のブロック概略図である。
【図２Ａ】リミットが加えられない場合の、位相エラーがI成分における零交差に近い場合に対する出力ベクトルを示す。
【図２Ｂ】リミットが加えられない場合の、I成分及びQ成分を示す。
【図３Ａ】ソフトリミットが加えられる場合の、位相エラーがI成分における零交差に近い場合に対する出力ベクトルを示す。
【図３Ｂ】ソフトリミットが加えられる場合の、I成分及びQ成分を示す。
【図４Ａ】ハードリミットが加えられる場合の、位相エラーがI成分における零交差に近い場合に対する出力ベクトルを示す。
【図４Ｂ】ハードリミットが加えられる場合の、I成分及びQ成分を示す。
【図５】ソフトリミッタの圧縮特性を図示する。
【図６】ソフトリミッタを備えるDECT受信機のビット誤り率（BER）シミュレーションを示す。
【符号の説明】
１０  空中線
１２  帯域通過フィルタ
１４  低ノイズRF増幅器
１６  信号スプリッタ
１８  混合器
２０  混合器
２２  局部発振器
２４  移相器
２６  IF増幅器
２８  IF増幅器
３０  多相IFフィルタ
３２  DC遮断コンデンサ
３４  DC遮断コンデンサ
３６  ソフトリミット増幅器
３８  ソフトリミット増幅器
４０  高調波フィルタ
４１  多相周波数弁別器
４２  帯域通過フィルタ
４４  乗算器
４６  乗算器
５３  接合部
５５  接合部
５６  減算器
５７  ベースバンドにフィルタをかけ、ビットスライスする段
５８  データフィルタ
６０  ビットスライサ回路
６２  電源
６４  デコーダ
６６  RSSI出力部
６８  送信機
【図１】
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【図２Ａ】
0004717309.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
0004717309.tif 000009
【図６】
0004717309.tif 000010