(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得を有する無線受信機における受信信号の品質を最適化する方法であって、
無線周波ＲＦ信号を受信して前記受信信号を生成する段階、
前記受信信号の品質を決定する段階、
前記受信信号の受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）を決定する段階、
前記受信信号の品質が好ましいものかあるいは好ましくないものであるかを決定する段階、
前記受信信号の前記ＲＳＳＩが好ましいものであるかあるいは好ましくないものであるかを決定する段階、
前記受信信号の品質およびＲＳＳＩが共に好ましいものである場合に、前記受信信号の品質に応じて前記無線受信機の利得を調整する段階、そして
前記受信信号の品質またはＲＳＳＩのいずれかが好ましくないものであるか、あるいは前記受信信号の品質および前記受信信号のＲＳＳＩが共に好ましくないものである場合に、前記無線受信機の利得を調整しない段階、
を具備することを特徴とする利得を有する無線受信機における受信信号の品質を最適化する方法。
【請求項２】
前記受信信号は所望の信号および不所望の信号を含み、かつ前記受信信号の品質はさらに、
前記受信信号に対する前記所望の信号を示す比率を含み、該比率はさらに前記受信信号Ｉｏの合計電力スペクトル密度に対する前記所望の信号（Ｅｃ）のチップあたりのエネルギからな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ＲＦ信号は所望のＲＦ信号および不所望のＲＦ信号を含み、前記方法はさらに、
前記受信信号の受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）を決定する段階、そして
前記無線受信機の利得に応じて前記受信信号のＲＳＳＩを補償して所望のＲＦ信号のＲＳＳＩを示す受信信号の補償されたＲＳＳＩを生成する段階、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、
前記受信信号の品質に応じて、利得制御信号を発生する段階、
を具備し、前記利得を調整する段階は該利得制御信号に応じて行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記発生する段階はさらに、
受信信号の品質の現在の測定値を該受信信号の品質の過去の測定値と比較して第１の出力信号を生成する段階、
利得の現在の測定値を利得の過去の測定値と比較して第２の出力信号を生成する段階、そして
前記第１および第２の出力信号に応じて前記利得制御信号を決定する段階、
を具備することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記決定する段階はさらに、
前記第１の出力信号および前記第２の出力信号を乗算して乗算された信号を生成する段階、
前記乗算された信号を所定の利得制御ステップ値ｄＧにより乗算して利得制御ステップ信号を生成する段階、そして
前記利得制御ステップ信号を現在の利得制御信号と加算して将来の利得制御信号を生成する段階、
を具備することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
さらに、
最大値と最小値の間で前記利得制御信号を制限する段階を具備することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
受信信号の品質を最適化する無線受信機であって、
利得を有し、無線周波ＲＦ信号を受信して受信信号を生成する受信機、
前記受信信号の品質を決定するための信号品質決定装置、
前記受信信号の受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）を決定するためのＲＳＳＩ決定装置、
前記受信信号の品質が好ましいものであるかあるいは好ましくないものであるかを決定するための第１の比較器、
前記受信信号のＲＳＳＩが好ましいものであるかあるいは好ましくないものであるかを決定するための第２の比較器、そして
前記受信信号の品質およびＲＳＳＩが共に好ましいものである場合に、前記受信信号の品質に応じて前記無線受信機の利得を調整し、かつ前記受信信号の品質または前記受信信号のＲＳＳＩのいずれかが好ましくないものであるか、あるいは前記受信信号の品質および前記受信信号のＲＳＳＩが共に好ましくないものである場合に、前記無線受信機の利得を調整しない利得制御装置、
を具備することを特徴とする受信信号の品質を最適化する無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には無線受信機に関し、かつより特定的には無線受信機における受信信号の品質を最適化する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラ無線電話移動加入者ユニットが都合のよい例である、無線送受信機は本発明の必要性を説明するための適切な設定を与える。無線加入者ユニットは典型的には特定の地理的領域において競合するサービスを提供する２つのセルラシステム（例えば、システムＡまたはＢ）とともに動作するよう設計される。おのおののシステムには特定のチャネル間隔を有する数多くのチャネルが割り当てられ、かつおのおののチャネルは、例えば、電子工業会（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５、「デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラシステムのための移動ステーション−陸上ステーション互換性標準（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ−Ｌａｎｄ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆｏｒ  Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍ）」、１９９３年７月発行（以後「ＩＳ−９５標準」と称する）に見られるような特定の中心周波数を有する。
【０００３】
経済的な加入者ユニットはＡまたはＢシステムのいずれかで動作するよう設計されている。従って、該加入者ユニットは同時に任意の与えられた時間および場所に存在するセルラ受信帯域のすべての無線周波（ＲＦ）信号を同時に受信する。これはＡおよびＢ両方のシステムの信号を含む。該受信機は次にこれらのＲＦ信号をダウンコンバートし、所望の信号が中間周波（ＩＦ）フィルタの通過帯域内の中心に位置するようにさせ、該中間周波（ＩＦ）フィルタは所望の信号を通過させかつ不要な信号を減衰させる。残念なことに、前記ＩＦフィルタは不要の信号に対し無限大の減衰を提供せず、従っていくらかは低減されたレベルでＩＦフィルタを通過する。さらに、前記無用の信号は相互変調として知られたプロセスによって受信機内でお互いに相互作用し所望の信号と同じ周波数の妨害信号を生成する。相互変調は後により詳細に説明する。この問題は所望のＲＦ信号のレベルに対する無用のＲＦ信号のレベルの比率が増大するに応じて悪化する。前記ＡおよびＢシステムの設計者はシステム設計によってこの問題の発生を最小化しようと試みるが、不可能でないにせよ、この問題を完全に除去するのは困難である。
【０００４】
克服するのが特に困難な１つの状況につき説明する。移動加入者はＡチャネルによって動作しており、すなわち、該移動ユニットはＡシステムチャネルによってＡシステムのベースステーションから所望のＲＦ信号を受信している。移動ユニットがＡベースステーションから離れるに応じて、所望のＲＦ信号レベルは低減する。同時に、該移動ユニットはＢシステムチャネルによって多数のＲＦ信号を送信しているＢシステムのベースステーションに向けて移動しているかもしれない。これらの信号はＡシステムによって動作している移動ユニットにとっては無用のＲＦ信号である。移動ユニットがＢシステムのベースステーションに接近するに応じて、無用のＲＦ信号のレベルは増大する。従って、望ましくない状況が発生し、所望のＲＦ信号レベルが低減しつつありかつ無用のＲＦ信号が増大しつつある。もし所望のＲＦ信号のレベルに対する無用のＲＦ信号のレベルがあまりにも高くなりすぎると、移動ユニットのユーザは低下した呼の品質を経験しかつ多分サービスを失うであろう。
【０００５】
デジタルシステムであるＣＤＭＡ無線システムにおいておよびアナログシステムであるアドバンスド移動電話システム（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｍｏｂｉｌｅ  ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  ｓｙｓｔｅｍ：ＡＭＰＳ）において動作する符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）移動ステーションを参照して上記問題を例示する典型的な筋書きを説明する。移動ステーションは活動中の呼（ａｃｔｉｖｅ  ｃａｌｌ）において所望のベースステーションと通信する。移動ステーションの無線受信機は強い無用の信号の存在によって引き起こされ得るＥｃ／Ｉｏの比率の低減を検出する。Ｅｃは所望の信号のチップ（ｃｈｉｐ）あたりのエネルギでありかつＩｏは受信信号の合計電力スペクトル密度である。移動ステーションの無線受信機はそれが通信しているベースステーションに対しＥｃ／Ｉｏの比率の低下を報告する。ベースステーションは次に無線受信機における所望の信号強度を改善するため所望の信号（Ｅｃ）のチップあたりのエネルギを増大する。しかしながら、所望の信号（Ｅｃ）のチップあたりのエネルギの増大は無線システムの総合的な容量を低減する。さらに、所望の信号（Ｅｃ）のチップあたりのエネルギはある限界まで増加できるのみである。所望の信号（Ｅｃ）のチップあたりの限定されたエネルギにおいて、無用の信号が依然として所望の信号を圧倒しているかもしれない。これは移動ステーションが無用の信号を送信しているベースステーションに非常に近くかつ所望の信号を送信しているベースステーションから離れているかあるいはしゃへいされている場合である。従って、前記Ｅｃ／Ｉｏの比率は低減し続ける。移動ステーションの受信信号におけるフレームエラー率（ＦＥＲ）はＥｃ／Ｉｏの比率が低減するに応じて増大し、かつその結果、活動中の呼がドロップされる。
【０００６】
受信機によって生成される特定の無用の信号応答は通常相互変調ひずみ（ＩＭ）と称される。ＩＭひずみは割り当てられた入力信号周波数からおよびお互いから受信機における非線形の電子デバイスにおいて生じる２つまたはそれ以上の妨害信号のＮ次のミキシングによってその周波数が割り当てられた入力信号周波数のものと等しいＩＭひずみ積と称される第３の信号を生成するように離れた２つまたはそれ以上の妨害信号が存在する場合に生じる。受信機内の増幅および混合回路において通常使用される電子デバイスの伝達関数は完全にリニアであることはまずない。これらのデバイスにおける固有の理想的でない特性はＩＭひずみにつながる。
【０００７】
例えば、ＩＭひずみのよく知られた１つの形式は３次ＩＭひずみである。妨害信号の信号強度の１ｄＢの変化は無用の３次ＩＭひずみ積の信号強度における３ｄＢの変化を生じる。この３対１の関係に対する背景を理解することを望むものはモトローラ・インコーポレイテッドのリチャード・シー・セイジャーズ（Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｃ．  Ｓａｇｅｒｓ）による、「インターセプト点および無用の応答（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ  Ｐｏｉｎｔ  ａｎｄ  Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ）」と題し、第３２回ＩＥＥＥ車両技術会議、１９８２年５月２３〜２５日、に先立ち提案された文献を参照することができる。この３対１の関係は一般に３次ＩＭひずみの排除を最大にするために受信機の設計において使用される。
【０００８】
また、受信機の電子デバイスのバイアス電流を増大することは一般にＩＭひずみの低減を助けることがよく知られている。しかしながら、携帯用無線加入者ユニットはそれらの電力を携帯用電源から得る。携帯用無線加入者ユニットは典型的には携帯用無線機が到来呼を待機している場合に低電流、スタンバイモード、または携帯用無線機が音声またはデータを送受信している場合に高電流、アクティブ使用モードのいずれかで最大の使用を行うために電力消費を最小にするよう設計される。従って、ＩＭひずみを低減するために受信機における電流消費を増大することは望ましくなく、それは電流消費を増大することは携帯用無線機が使用できる時間量を少なくするからである。
【０００９】
システム計画もまたＩＭひずみを低減することがよく知られている。システム計画は同じ場所に複数のベースステーションを配置すること、およびベースステーションに方向性または指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）アンテナを使用することのような解決方法を含む。ベースステーションおよび無線受信機の間の距離は無線受信機における受信信号の信号レベルにおける重要な要因である。従って、所望の信号を送信する所望のベースステーションの近くに、ＩＭひずみを生じる無用の信号を送信する無用のベースステーションを同じ場所に配置することはＩＭひずみが所望の信号に打ち勝つ可能性を大幅に低減する。しかしながら、異なるシステムのベースステーションを同じ場所に配置することはベースステーションの物理的位置、ベースステーションの設置の間の時間経過、およびベースステーションの所有権のような要因により常に可能であるとは限らない。
【００１０】
方向性アンテナを有するベースステーションは方向性アンテナによって送信される信号は単一指向性（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）アンテナよりも目的とする方向に大きな電力を有するためＩＭひずみを低減するのを助ける。この増大した信号電力は所望の信号がＩＭひずみによって打ち負かされない可能性を増大する。しかしながら、ＩＭ妨害の低減は無線受信機および方向性アンテナを有する所望のベースステーションおよびＩＭひずみを引き起こす無用のベースステーションの間の相対的距離に依存する。従って、無線受信機が無用のベースステーションに非常に近くかつ所望のベースステーションから遠い場合は所望のベースステーションからのアンテナの方向性の量はＩＭひずみに打ち勝つことがない可能性がある。さらに、方向性アンテナは他の方向で信号のカバレージを犠牲にし、これはシステムの無線機カバレージを制限しかつ無線機カバレージを改善するためにより多くのベースステーションの必要性を増大する。
【００１１】
セルラ電話のような移動無線機はサーマルノイズおよび妨害を含む動的に変化する条件を備えたチャネルによって動作することが要求される。これらのサーマルノイズは受信機の雑音指数、受信機の帯域幅、および温度によって設定される。サーマルノイズは大部分の条件の下で比較的ゆっくりと変化する。これに対し、妨害は多数の発生源およびメカニズムによって発生され、かつ比較的早い速度で変化する。妨害の発生源は同一チャネル妨害、隣接チャネル感度抑圧、および相互変調（ＩＭ）を含む。
【００１２】
受信機の設計者は典型的には受信機のラインアップにおけるアンテナにもっとも近い回路段を受信機フロントエンドと称し、かつアンテナからもっとも遠い回路段を受信機バックエンドと称する。伝統的には、受信機のフロントエンドの利得は十分高く設定され受入れ可能な感度を達成するために最悪の場合の受信機バックエンドの雑音指数を追い越すようにされる。
【００１３】
典型的には、固定利得を有する低雑音増幅器（ＬＮＡ）は受信機のラインアップにおける最初のアクティブな回路段である。ＬＮＡの利得は最小の受信機の雑音指数に対し高く設定されその結果受入れ可能な受信機感度を達成する。しかしながら、高いＬＮＡ利得の不都合は直線性である。ＬＮＡ利得が増大するに応じて、ダウンミキサのようなＬＮＡに続く回路段は同じＩＭ性能を維持するためによりリニアに作成されなければならない。残念なことに、高いリニアリティは典型的にはより高いＤＣ電力消費を必要とし、これは明らかにバッテリ動作無線機にとって望ましくない。逆に、もしＬＮＡ利得がＩＭ性能を改善するために低くされれば、受信機の感度が低下する。従って、伝統的な無線機においては感度、ＩＭ排除、および受信機のＤＣ電力消費の間でトレードオフを行わなければならない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
感度、ＩＭ排除、およびＤＣ電力消費の間で受入れ可能なトレードオフを達成することは特にＡＭＰＳセルラ無線機と比較してＣＤＭＡ無線機にとっては以下の理由で困難なことである。第１に、ＣＤＭＡチャネルはＡＭＰＳチャネルよりも４０倍広く、その結果オンチャネルＩＭ発生積の生じる確率がより高くなる。第２に、ＣＤＭＡのＩＦフィルタの損失はＡＭＰＳのＩＦフィルタの損失よりも１０〜１２ｄＢ高い。従って、等価な感度に対してはバックエンドの雑音指数を追い抜くためにより高いフロントエンドの利得が必要とされる。伝統的なＣＤＭＡ無線機のこれら２つの特性は一般には適切なリニアリティおよびＩＭ排除を維持するためにＡＭＰＳ無線機と比較して５〜６の係数で受信機のフロントエンドのＤＣ電力消費を増大させる傾向となる。
【００１５】
妨害のレベルを低減する一方で、受信機の電力消費を低減するために、妨害が存在する場合にそのリニアリティ特性を動的に増大する無線受信機が望まれる。従って、無線受信機における受信信号の品質を最適化するための装置および方法の必要性が存在する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば無線受信機における受信信号の品質を最適化する方法が提供され、該方法は、無線周波ＲＦ信号を受信して前記受信信号を生成する段階、前記受信信号の品質を決定する段階、そして前記受信信号の品質に応じて前記無線受信機の利得を調整する段階、を具備することを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記受信信号は所望の信号および不所望の信号を含み、かつ前記受信信号の品質はさらに、前記受信信号に対する前記所望の信号を示す比率を含み、該比率はさらに前記受信信号Ｉｏの合計電力スペクトル密度に対する前記所望の信号（Ｅｃ）のチップあたりのエネルギからなるものとすることができる。
【００１８】
さらに、前記ＲＦ信号は所望のＲＦ信号および不所望のＲＦ信号を含み、前記方法はさらに、前記受信信号の受信信号強度指示ＲＳＳＩを決定する段階、そして前記無線受信機の利得に応じて前記受信信号のＲＳＳＩを補償して所望のＲＦ信号のＲＳＳＩを示す受信信号の補償されたＲＳＳＩを生成する段階を具備するものとすることができる。
【００１９】
さらに、前記受信信号の受信信号強度指示ＲＳＳＩを決定する段階、前記受信信号の品質が好ましいものかあるいは好ましくないものであるかを決定する段階、そして前記受信信号のＲＳＳＩが好ましいものであるかあるいは好ましくないものであるかを決定する段階、を具備し、前記調整する段階は前記受信信号の品質およびＲＳＳＩの双方が好ましいものである場合に行なわれ、そして前記調整する段階は前記受信信号の品質またはＲＳＳＩのいずれかが好ましくないか、あるいは前記受信信号の品質およびＲＳＳＩの双方が好ましくない場合には行なわれないよう構成すると好都合である。
【００２０】
また、前記ＲＦ信号は所望のＲＦ信号および不所望のＲＦ信号を含み、前記方法はさらに、前記無線受信機の利得に応じて前記受信信号のＲＳＳＩを補償し所望のＲＦ信号のＲＳＳＩを示す受信信号の補償されたＲＳＳＩを生成する段階を具備するよう構成できる。
【００２１】
さらに、前記受信信号の品質に応じて、利得制御信号を発生する段階、を具備し、前記調整する段階は該利得制御信号に応じて行なわれるよう構成してもよい。
【００２２】
前記発生する段階はさらに、受信信号の品質の現在の測定値を該受信信号の品質の過去の測定値と比較して第１の出力信号を生成する段階、利得の現在の測定値を利得の過去の測定値と比較して第２の出力信号を生成する段階、そして前記第１および第２の出力信号に応じて前記利得制御信号を決定する段階、を具備するものとすることができる。
【００２３】
また、前記決定する段階はさらに、前記第１の出力信号および前記第２の出力信号を乗算して乗算された信号を生成する段階、前記乗算された信号を所定の利得制御ステップ値ｄＧにより乗算して利得制御ステップ信号を生成する段階、そして前記利得制御ステップ信号を現在の利得制御信号と加算して将来の利得制御信号を生成する段階、を具備するものとすることができる。
【００２４】
さらに、最大値と最小値の間で前記利得制御信号を制限する段階を具備すると好都合である。
【００２５】
本発明の別の態様では、受信信号の品質を最適化する無線受信機において、利得を有し、無線周波ＲＦ信号を受信して受信信号を生成する受信機、前記受信信号の品質を決定するための信号品質決定装置、そして前記受信信号の品質に応じて前記受信機の利得を調整する利得制御装置、を具備することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明は図１〜図４を参照してより完全に説明することができ、図１は本発明に係わる無線送受信機１００の概略的なブロック図を示す。無線送受信機１００は概略的に無線送信機１０２、無線受信機１０４およびアンテナ１０６を含む。無線送信機１０２はアンテナ１０６を介して情報を送信しかつ無線受信機１０４はアンテナ１０６を介して情報を受信する。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、無線送受信機１００はセルラ無線電話加入者ユニットである。無線送受信機１００は、車両搭載ユニット、携帯用ユニット、または可搬型ユニットのような、技術的によく知られた多くの形態とすることができる。本発明の好ましい実施形態によれば、移動ステーションは前に述べたＩＳ−９５標準に記載されたＣＤＭＡセルラ無線電話システムと両立するよう設計されたＣＤＭＡ移動ステーションである。
【００２８】
一般に、無線送信機１０２およびアンテナ１０６はそれぞれ技術的によく知られており、従って本発明の理解を容易にするために必要な場合を除き余分の説明は行う必要はない。無線送信機１０２は参照のためここに導入するモトローラ無線電話モデル番号第ＳＵＦ１７１２号に概略的に教示されている。無線送信機１０２は情報入力１２０において情報を受け入れる。該情報は通常音声またはデータである。
【００２９】
無線受信機１０４は新規なものであると考えられかつ図１を参照して概略的にかつ引き続く図２〜図４を参照してさらに詳細に説明する。無線受信機１０４は概略的にある利得を有する受信機１０８、復調器１１０、信号品質決定装置１１１、利得制御装置１１２、信号プロセッサ１１４を含む。無線受信機１０２は情報出力１１６に情報を発生する。該情報は通常音声またはデータである。一般に、利得を有する受信機１０８、復調器１１０、信号品質決定装置１１１および信号プロセッサ１１４は個々に技術的によく知られており、かつ従って本発明の理解を容易にするのに必要な場合を除きここではこれ以上の説明は必要ではない。利得を有する受信機１０８はここに参照のため導入されるモトローラ無線電話モデル＃ＳＵＦ１７１２号および米国特許第５，３２１，８４７号に概略的に教示されている。復調器１１０および信号品質決定装置１１１は、「ＣＤＭＡ移動ステーションモデムＡＳＩＣ（ＣＤＭＡ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｍ  ＡＳＩＣ）」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  １９９２  Ｃｕｓｔｏｍ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，セクション１０．２、１〜５ページに記載されかつ「ＣＤＭＡデジタルセルラシステムＡＳＩＣ概観（ＣＤＭＡ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＣｅｌｌｕｌａｒＳｙｓｔｅｍ  ａｎ  ＡＳＩＣ  Ｏｖｅｒｖｉｅｗ）」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  １９９２  Ｃｕｓｔｏｍ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，セクション１０．１、１〜７ページ（ここに参照のため導入）に教示された応用特定集積回路（ＡＳＩＣ）内で実施される。前記信号プロセッサ１１４は概略的に、例えば、当業者によく知られたチャネルデコーダ、エラー検出／訂正、オーディオプロセッサ、データプロセッサを含む。
【００３０】
一般に、本発明の無線受信機１０４は第１の変調方法によって変調された所望のＲＦ信号を受信するが、しばしば第２の変調方法によって変調された妨害ＲＦ信号をも受信する。ＲＦ信号を変調するための２つのそのような方法はアナログ変調およびデジタル変調を含むことができる。アナログ変調技術を使用して変調されたＲＦ信号はアナログＲＦ信号と称する。デジタル変調技術を使用して変調されたＲＦ信号はデジタルＲＦ信号と称する。アナログ無線周波（ＲＦ）信号またはデジタルＲＦ信号を受信および送信できる無線送受信機はデュアルモードまたは２重モード無線送受信機として知られている。本発明の好ましい実施形態では、無線受信機１０４はアナログＲＦ信号または符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ＲＦ信号を受信できる。アナログまたはＣＤＭＡＲＦ信号を受信できるデュアルモード無線受信機は技術的によく知られておりかつ一般に前に述べたＩＳ−９５標準に教示されている。あるいは、本発明は時分割多元接続（ＴＤＭＡ）無線受信機およびグループスペシャルモービル（Ｇｒｏｕｐ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｏｂｉｌｅ：ＧＳＭ）無線受信機とともに使用できる。アナログまたはＴＤＭＡ  ＲＦ信号を受信できるデュアルモード無線受信機は技術的によく知られておりかつ一般にここに参照のため導入されるモトローラの無線電話モデル番号第ＳＵＦ１７０２Ｃ号に教示されている。ＧＳＭ  ＲＦ信号を受信できる無線受信機は技術的によく知られておりかつ一般にここに参照のため導入されるモトローラの無線電話モデル番号第ＳＵＦ１７０２Ｃ号に教示されている。
【００３１】
利得を有する受信機１０８、復調器１１０、信号品質決定装置１１１および信号プロセッサ１１４と組み合わせた利得制御装置１１２は新規な装置およびそのための方法を形成しかつ図１を参照して概略的にかつ引き続く図２〜図４を参照してさらに詳細に説明する。一般に、無線受信機１０４における前記装置およびそのための方法は利得を有する無線受信機１０４における受信信号１２４の品質１３０を最適化する。本発明は受信信号１２４の品質を決定できる任意の無線受信機とともに使用して有用である。特に、利得を有する受信機１０８は無線周波（ＲＦ）信号１２２を受信して受信信号１２４を生成する。信号品質決定装置１１１は受信信号１２４の品質１３０を決定する。利得制御装置１１２は受信信号１２４の品質１３０に応じて無線受信機１０４の利得を調整する。
【００３２】
さらに、信号プロセッサ１１４は前記復調された信号１２６を処理して情報出力１１６において処理された信号１２８を生成する。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、利得制御装置１１２はソフトウエアで実施される。あるいは、利得制御装置１１２はディスクリート部品によってあるいは集積回路で実施できる。
【００３４】
利得制御装置１１２は無線受信機１０４にとって適切な任意のレートで該無線受信機１０４の利得を調整するよう設計できる。さらに、利得制御装置１１２は無線受信機１０４の利得をその構成がデジタルであるかあるいはアナログであるかに応じて、それぞれ、増分的にあるいは連続的に調整するよう設計できる。好ましくは、利得制御装置１１２は受信信号の品質１３０が所定のしきい値より低下した場合に動作するよう構成される。あるいは、利得制御装置１１２は無線受信機１０４がサービスを行っている場合に動作するよう構成できる。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態では、ＲＦ信号１２２は８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚの受信周波数範囲を有する。本発明の好ましい実施形態においては、受信信号１２４である。
【００３６】
受信信号１２４は所望の信号および不所望の信号を含む。不所望の信号は、例えば、受信機内で発生されたノイズおよびＩＭひずみ積を含む受信機内で発生されたひずみ積を含むことができる。本発明の好ましい実施形態では、受信信号１２４の品質１３０は受信信号１２４に対する所望の信号を示す比率からなる。好ましくは、ＣＤＭＡシステムにおいては、前記比率は受信信号の合計電力スペクトル密度（Ｉｏ）に対する所望の信号のチップあたりのエネルギ（Ｅｃ）からなる。
【００３７】
受信信号１２４の品質１３０は無線受信機１０４における種々の信号ポイントから得ることができる。あるいは、信号品質決定装置１１１が復調信号１２６のまたは処理された信号１２８の（信号品質決定装置１１１への点線で示された）エラー率を決定または推定するエラー率エスティメイタ（ｅｒｒｏｒ  ｒａｔｅｅｓｔｉｍａｔｏｒ）から構成できる。復調信号１２６から得られるエラー率はシンボルエラー率である。利得制御装置１１２は復調信号１２６のシンボルエラー率に応じて無線受信機１０４の利得を調整する。処理された信号１２８から得られるエラー率はビットエラー率である。利得制御装置１１２は処理された信号１２８のビットエラー率に応じて無線受信機１０４の利得を調整する。受信信号１２４の品質１３０を得るためのこれらすべての信号ポイントは利得制御装置１１２のための実質的に同じ形式の情報を生成する。受信信号１２４の品質を得るための特定の信号ポイントは変調方法、無線受信機の構成（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）、および他のよく知られた設計上の考慮事項に依存する。
【００３８】
図２は、本発明に係わる図１の無線受信機１０４の詳細なブロック図を示す。全体として、図２は受信機１０８および利得制御装置１１２のさらに詳細を示す。受信機１０８は概略的に第１のバンドパスフィルタ２０２、可変減衰器２０４、可変利得増幅器２０６、第２のバンドパスフィルタ２０８、ミキサ２１０、局部発振器２１２、第３のバンドパスフィルタ２１４、中間周波（ＩＦ）段２１６、受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）エスティメイタ２１７、そしてＲＳＳＩ補償器２１８を含む。ＲＳＳＩ補償器２１８はさらに加算器２２０および遅延要素２２２を含む。概略的に、第１のバンドパスフィルタ２０２、可変減衰器２０４、可変利得増幅器２０６、第２のバンドパスフィルタ２０８、ミキサ２１０、局部発振器２１２、第３のバンドパスフィルタ２１４、中間周波（ＩＦ）段２１６、ＲＳＳＩエスティメイタ２１７、加算器２２０および遅延要素２２２は個々には技術的によく知られており、従ってここでは本発明の理解を容易にするのに必要な場合を除きこれ以上の説明は行わない。
【００３９】
第１のバンドパスフィルタ２０２はＲＦ信号１２２をろ波して第１のろ波された信号２２４を生成する。可変減衰器２０４は利得制御装置１１２からの第１の利得制御信号１３２に応答して第１のろ波された信号を減衰し減衰された信号２２８を生成する。可変利得増幅器２０６は利得制御装置１１２からの第２の利得制御信号１３３に応答して前記減衰された信号２２８を増幅し増幅された信号２３２を生成する。用語「増幅する」は一般に減衰された信号２２８のレベルを変更することに言及しており減衰された信号２２８のレベルを増大することおよび低減することの双方を含む。あるいは、前記可変利得増幅器２０６は技術的によく知られているように固定利得の増幅器とこれに続く可変利得減衰器（ともに図示されていない）によって実施することもできる。あるいは、前記利得制御装置１１２からの利得制御信号は無線受信機１０４の他の知られた要素の利得を変更させることもできる。第２のバンドパスフィルタ２０８は増幅された信号２３２をろ波して第２のろ波された信号２３４を生成する。ミキサ２１０は局部発振器２１２によって提供される局部発振信号２３６に応答して第２のろ波された信号２３４をミキシングしＩＦ信号２３８を生成する。第３のバンドパスフィルタ２１４はＩＦ信号２３８をろ波してろ波されたＩＦ信号２４０を生成する。中間周波（ＩＦ）段２１６はろ波されたＩＦ信号２４０を受信しかつ受信信号１２４を生成するよう動作する。ＲＳＳＩエスティメイタ２１７はろ波されたＩＦ信号２４０のＲＳＳＩを決定しまたは推測する。第１のバンドパスフィルタ２０２からＩＦ段２１６への２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２１４，２１６および２１７を含む受信機のラインアップは伝統的なものでありかつさらに詳細には説明しない。
【００４０】
前記ＲＦ信号１２２は所望のＲＦ信号および不所望のまたは無用のＲＦ信号を含む。不所望のＲＦ信号は種々のＲＦ周波数を中心とする１つまたはそれ以上のＲＦ信号を含む。無線受信機１０４は無線受信機設計の技術に習熟したものによく知られた種々の理由により前記所望のＲＦ信号のＲＳＳＩ決定を必要とする。ＲＳＳＩエスティメイタによって提供される所望のＲＦ信号のＲＳＳＩ決定はＲＳＳＩエスティメイタの前の総合的な利得の関数である。したがって、可変利得増幅器２０６の利得が変化するとき、ＲＳＳＩ決定２４２はもはや所望のＲＦ信号のＲＳＳＩの良好な指示ではない。ＲＳＳＩエスティメイタによって提供される所望のＲＦ信号のＲＳＳＩ決定はＲＳＳＩエスティメイタの前の合計の利得の関数である。したがって、本発明の好ましい実施形態では、ＲＳＳＩ補償器２１８は無線受信機１０４の利得に応じてＲＳＳＩ推定値を補償し所望のＲＦ信号１２２のＲＳＳＩを示す受信信号１２４の補償されたＲＳＳＩ１３４を生成する。ＲＳＳＩ補償器２１８は加算器２２０および遅延要素２２２を用いて実施される。加算器２２０は受信された信号２４２のＲＳＳＩを遅延された利得信号２４４と加算しかつ制限された利得制御信号２４６を減算して受信信号１２４の補償されたＲＳＳＩ１３４を生成する。したがって、受信信号１２４に関して与えられた利得の量は受信信号２４２のＲＳＳＩの適切な推定値を得るため除去されまたは解除される。
【００４１】
利得制御装置１１２は前記受信信号１２４の品質１３０に応じて前記制限された利得制御信号２４６を発生し、かつ無線受信機１０４の利得を前記制限された利得制御信号２４６に応じて調整する。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態では、利得制御装置１１２は第１の比較器２４８、第２の比較器２５０、利得制御信号決定装置２５２、第１の遅延要素２５４および第２の遅延要素２５６を具備する。一般に、前記第１の比較器２４８、第２の比較器２５０、利得制御信号決定装置２４２、第１の遅延要素２５４および第２の遅延要素２５６は個々には技術的によく知られており、したがって本発明の理解を容易にするのに必要な場合を除きここではこれ以上の説明は行なわない。前記第１の比較器２４８は前記第１の比較器２４８への正入力２５８における受信信号１２４の品質１３０の現在の測定値を前記比較器２４８への負入力２６０における受信信号１２４の品質１３０の過去の測定値と比較し＋１または−１の値をとる第１の出力信号２６２を生成する。第２の比較器２５０は該第２の比較器２５０への正入力２６４における利得２４６の現在の測定値を該第２の比較器２５０への不入力２６６における利得２４６の過去の測定値と比較して＋１または−１の値をとる第２の出力信号２６８を生成する。利得制御信号決定装置２５２は前記第１の出力信号２６２および第２の出力信号２６８に応じて利得制御信号２７０を決定する。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態においては、前記利得制御信号決定装置２５２は第１の乗算器２７２、第２の乗算器２７４、加算器２７６および遅延要素２８４を具備する。一般に、第１の乗算器２７２、第２の乗算器２７４、加算器２７６および遅延要素２８４は個々には技術的によく知られており、かつしたがって本発明の理解を容易にするのに必要な場合を除きここではこれ以上の説明は必要ではない。第１の乗算器２７２は前記第１の出力信号２６２および前記第２の出力信号２６８を乗算して乗算された信号２７８を生成する。第２の乗算器２７４は前記乗算された信号２７８を所定の利得制御ステップ値（ｄＧ）によって乗算し利得制御ステップ信号２８０を生成する。加算器２７６は前記利得制御ステップ信号２８０を遅延要素２８４によって提供される過去の利得制御信号２８２と加算し現在の利得制御信号２７０を生成する。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態においては、利得制御装置１１２はさらに最大値２８８と最小値２９０との間に利得制御信号２７０を制限して制限された利得制御信号２４６を生成するためのリミッタ２８６を具備する。図２において、利得制御信号２４６の値は説明の目的で減衰器２０４およびＶＧＡ２０６の所望の正味の利得に等しい。一般に、リミッタ２８６は技術的によく知られており、かつしたがって本発明の理解を容易にするのに必要な場合を除きここではこれ以上の説明は行なわない。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態においては、利得制御装置１１２のリミッタ２８６は前記補償されたＲＳＳＩ１３４に応じて利得制御信号２７０を最大値２８８に制限する。受信信号が強い場合に最大利得を制限することは瞬時的なＩＭバーストの初期的効果を最小にする。
【００４６】
本発明の好ましい実施形態では、前記利得制御装置はさらにスイッチ２９４を具備する。スイッチ２９４は第１の加算器２９３、第２の加算器２９５、第１のリミッタ２９６、および第２のリミッタ２９７を具備する。ＶＧＡ制御信号１３３は前記制限された制御信号２４６から減算されて第１の加算器出力２９８を生成する。第１の加算器出力２９８は第１のリミッタ２９６によって最大値２９１に制限され減衰器制御信号１３２を生成する。減衰器制御信号１３２は前記制限された制御信号２４６から減算されて第２の加算器出力２９９を生成する。第２の加算器出力２９９は第２のリミッタ２９７によって最小値２９２に制限されて減衰器制御信号１３３を生成する。一般に、第１の加算器２９３、第２の加算器２９５、第１のリミッタ２９６、および第２のリミッタ２９７は技術的によく知られており、かつしたがって本発明の理解を容易にするのに必要な場合を除きここではこれ以上詳細に説明しない。
【００４７】
ＶＧＡ２０６の利得は利得制御信号２４６が前記第２の加算器出力が最小値２９２より大きくなるようなものである場合に利得制御信号１３３に応じて変化する。この時間の間、減衰器２０４は最小減衰度にクランプされる。前記利得制御信号２４６が第１の加算器出力２９８が最大値２９１より小さくなるようにする場合、減衰器２０４の減衰値は利得制御信号１３２に応じて変化する。この時間の間は、ＶＧＡ２０６の利得は最小の可能なＶＧＡ利得でクランプされる。別の実施形態では減衰器２０４のみまたはＶＧＡ２０６のみを変えることもできる。
【００４８】
Ｅｃ／Ｉｏを決定する信号品質決定装置１１１の積分期間は利得スティアリングループ（ｇａｉｎ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｌｏｏｐ）のための最小反復期間を支配する。最小積分時間は６４チップであり、これはほぼ５０マイクロセカンドである。もし自動利得制御（ＡＧＣ）およびアクティブフィルタリングが受信機のバックエンドにおいて実施されれば、前記信号がバックエンドの瞬時的なダイナミックレンジ内に留まることを保証するためさらなるタイミングの考慮が必要となる。前記積分期間が増大されるべきか、あるいは与えられた期間における同じ方向の引き続く利得ステップの数を制限してバックエンドＡＧＣが落ちつくようにすべきである。
【００４９】
無線受信機１０４のフロントエンドにおける利得調整を有することの他の利点は無線受信機のダイナミックレンジの拡張である。無線受信機１０４のＩＦセクション２１６は典型的には強い信号で飽和する最初の回路段である。したがって、無線受信機１０４のダイナミックレンジはフロントエンドの利得の低減により拡張される。
【００５０】
図３は、受信機の入力に関する受信機サーマルノイズ電力（Ｎ）３０６、受信機の入力に対する妨害電力（Ｉ）３０７、受信機の入力に対する受信機のサーマルノイズ電力と受信機の入力に対する妨害電力を加えたもの（Ｉ＋Ｎ）３０８、および受信機の入力における所望のＲＦ信号電力３１０に対する減衰器２０４およびＶＧＡ２０６の正味利得３０１をプロットしたグラフ３００を示す。受信機入力に対する受信機サーマルノイズ電力は受信機のフロントエンドの利得の増大と共に減少する。図３における受信機の入力に対する妨害電力は受信機によって受信される不所望のＲＦ信号により受信機内で発生されるＩＭひずみによるものと想定される。したがって、受信機１０８の入力に対する妨害電力は受信機のフロントエンドの利得の増大と共に増大する。したがって、受信機１０８の入力に対する受信機サーマルノイズ電力の和は正味利得（Ｇ）の値３１４において最小値Ａ  ３１６を有する。所望のＲＦ信号電力は送信源からの距離のような外部要因の関数であり、かつしたがって受信機のフロントエンドの利得とは無関係である。本発明の装置および方法はしたがってフロントエンドの利得を受信機の入力に対する受信機サーマルノイズと受信機の入力に対する妨害電力を加えた和に対する所望のＲＦ信号電力の比率を最大にする利得３１４へとフロントエンドの利得を方向づける。この最大比率は最適の受信信号品質に対応する。
【００５１】
図３において、受信機のサーマルノイズおよびＩＭ妨害はサインド（ｓｉｇｎｅｄ）品質劣化の支配的な発生源であると考えられる。もしフロントエンドに続く回路段の飽和特性による信号ひずみのようなひずみまたはノイズの付加的な発生源が受信機において内在すれば、本発明はすべてのフロントエンドの利得に依存するひずみ積の和を最小にする利得の値に向けられ、それはこのことが受信信号品質を最大にするからである。
【００５２】
Ｇｉｍ３１４は利得制御ループに対する正味の利得３０１についての初期化されたスタートポイントを提供する。このポイントにおいて、Ｉｏｒ／（Ｎ＋Ｉ）の比率３１５は、例えば−１．１ｄＢのような、所定の最小値である。本発明の好ましい実施形態では、利得制御装置１１２は無線受信機１０４の信号対雑音比（Ｅｃ／Ｉｏ）に基づき受信機の利得を動的に方向づけるＣＤＭＡ線受信機においては、複数のレーキフィンガ（ｒａｋｅ  ｆｉｎｇｅｒｓ）が使用されている場合、該レーキフィンガから得られるもののうち最も高いＥｃ／Ｉｏが使用される。利得制御装置１１２の基本的な動作は２つの段階を含む。最初に、もしＥｃ／Ｉｏの現在の値がＥｃ／Ｉｏの前の値より良好であれば、利得制御装置１１２は利得を前の利得ステップと同じ方向にステップさせる。第２に、もしＥｃ／Ｉｏの現在の値がＥｃ／Ｉｏの前の値より悪ければ、利得制御装置１１２は利得を前の利得ステップと反対方向にステップさせる。ＶＧＡ２０６の利得は各々の新しいＥｃ／Ｉｏサンプルに対して変化する。ループが最適の利得設定Ｇ  ３１４に落ちついた場合、利得はその最適の設定の上および下をトグルする。
【００５３】
図４は、本発明に係わる図１の利得制御装置１１２の別の詳細なブロック図を示す。概略的に、この別の利得制御装置４００は第１の比較器４０２、第２の比較器４０４およびＡＮＤゲート４０６を具備する。一般に、第１の比較器４０２、第２の比較器４０４およびＡＮＤゲート４０６は個々には技術的によく知られており、かつしたがって本発明の理解を容易にするのに必要な場合を除きここではこれ以上の説明はしない。第１の比較器４０２は受信信号の品質１３０が好ましいものであるかあるいは好ましくないものであるかを判定する。本発明の好ましい実施形態では、前記品質は上に述べたＥｃ／Ｉｏである。この決定は前記決定されたＥｃ／Ｉｏを所定のＥｃ／Ｉｏしきい値４１０と比較して第１の出力信号４１４を生成することによって行なわれる。第２の比較器４０４は受信信号１２４のＲＳＳＩ１３４が好ましいものであるかあるいは好ましくないものであるかを判定する。本発明の好ましい実施形態においては、受信信号１２４のＲＳＳＩ１３４は前に述べた補償されたＲＳＳＩ１３４である。この決定は前記補償されたＲＳＳＩ１３４を所定のＲＳＳＩしきい値４０８と比較して第２の出力信号４１２を生成することによって行なわれる。前記所定のＲＳＳＩしきい値４０８は前記所定の減衰器の値に基づきセットされ、それによりＩｏｒ／Ｎの比率が所定の比率より低く減少する受信信号レベルにおいて減衰器２０４がスイッチ入力されないようにされる。Ｉｏｒは所望のベースステーションからの所望のＲＦ信号電力であり、かつＮは受信機の入力に対する受信機のサーマルノイズである。前記別の利得制御装置４００は受信信号１２４の品質１３０およびＲＳＳＩ１３４が共に好ましい場合に無線受信機１０４の利得を調整する。好ましい決定は前記第１の出力信号４１４および前記第２の出力信号４１２の双方がＡＮＤゲート４０６への入力において論理ハイのレベルにある場合に行なわれる。これは上昇するＲＳＳＩ１３４および低下するＥｃ／ｌｏ比１３０の組合わせが検出された場合に生じる。前記別の利得制御装置４００は受信信号１２４の品質１３０またはＲＳＳＩ１３４のいずれかが好ましくなく、あるいは受信信号１２４の品質１３０およびＲＳＳＩ１３４が共に好ましくない場合に無線受信機１０４の利得を調整しない。好ましい決定は前記第１の出力信号４１４および前記第２の出力信号４１２の一方または双方がＡＮＤゲート４０６への入力において論理ローのレベルにある場合に行なわれる。
【００５４】
【発明の効果】
したがって、本発明は無線受信機における受信信号の品質を最適化する装置および方法を提供する。本発明は無線受信機における相互変調ひずみを好適に低減する。この利点は受信信号１２４の品質１３０に応じて無線受信機１０４の利得を調整する新規な利得制御装置１１２によって提供される。本発明によれば、従来技術の強い無用のＲＦ信号を受信する場合に電話呼をドロップする問題が実質的に解決される。
【００５５】
本発明がその例示的な実施形態に関連して説明されたが、本発明はこれらの特定の実施形態に制限されるものではない。当業者は添付の特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から離れることなく変更および修正を成し得ることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる無線送受信機を示す概略的なブロック図である。
【図２】本発明に係わる図１の無線送受信機における無線受信機を示す詳細なブロック図である。
【図３】本発明に係わる図１の無線受信機に対する所望の無線周波（ＲＦ）電力、サーマルノイズ電力対利得、妨害電力対利得およびサーマルノイズ電力と妨害電力を加えたものに対する利得の関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係わる図１の無線送受信機における利得制御装置を示す別の詳細なブロック図である。
【符号の説明】
１００  無線送受信機
１０２  無線送信機
１０４  無線受信機
１０６  アンテナ
１０８  利得を有する受信機
１１０  復調器
１１１  信号品質決定装置
１１２  利得制御装置
１１４  信号プロセッサ
２０２  第１のバンドパスフィルタ
２０４  可変減衰器
２０６  可変利得増幅器
２０８  第２のバンドパスフィルタ
２１０  ミキサ
２１２  局部発振器
２１４  第３のバンドパスフィルタ
２１６  中間周波（ＩＦ）段
２１７  受信信号強度指示（ＲＳＳＩ）エスティメイタ
２１８  ＲＳＳＩ補償器
２２０  加算器
２２２  遅延要素
【図１】
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【図２】
0003989572.tif 000003
【図３】
0003989572.tif 000004
【図４】
0003989572.tif 000005