(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交変調信号を受信する第１の受信系から中間周波信号（ＩＦ信号）が、ＢＰＳＫ変調信号を受信する少なくとも１系統の第２の受信系から中間周波信号が入力される複数の入力端子と、
前記複数の入力端子を介して入力される中間周波信号に必要な帯域幅が電子的に可変なバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを経た中間周波信号を増幅する可変利得アンプと、
前記可変利得アンプを経た中間周波信号を直交復調して出力する直交復調器とを備え、
前記直交変調信号を復調とするときは、その復調レベルに応じて前記可変利得アンプの利得を制御し、
前記ＢＰＳＫ変調信号を復調するときは、前記可変利得アンプの利得を最大利得付近に固定する
半導体装置。
【請求項２】
直交変調信号を受信し、中間周波信号に変換して出力する第１の受信系と、
ＢＰＳＫ変調信号を受信し、中間周波信号に変換して出力する少なくとも１系統の第２の受信系と、
前記第１の受信系の中間周波信号および前記第２の受信系の中間周波信号を共通に処理するＩＦ段と、
前記ＩＦ段を経た前記第１の受信系の信号および前記ＩＦ段を経た前記第２の受信系の信号を処理する信号処理系とを備え、
前記ＩＦ段は、
前記第１の受信系の中間周波信号および前記第２の受信系の中間周波信号を増幅する可変利得アンプと、
前記可変利得アンプを経た中間周波信号を直交復調して出力する直交復調器とを有し、
前記直交変調信号を復調とするときは、その復調レベルに応じて前記可変利得アンプの利得を制御し、
前記ＢＰＳＫ変調信号を復調するときは、前記可変利得アンプの利得を最大利得付近に固定する
携帯端末装置。
【請求項３】
前記信号処理系は、前記直交復調器で復調して得られる前記第２の受信系のＩ信号とＱ信号との位相を合わせる移相器と、前記移相器を経たＩ信号とＱ信号とを加算する加算器と、前記加算器の加算出力に基づいて前記ＢＰＳＫ変調信号を復調する相関器とを有する
請求項２記載の携帯端末装置。
【請求項４】
前記信号処理系は、前記直交復調器で復調して得られる前記第２の受信系のＩ信号またはＱ信号に基づいて前記ＢＰＳＫ変調信号を復調する相関器を有する
請求項２記載の携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置および携帯端末装置に関し、特に直交復調器を内蔵する半導体装置およびこれを用いた携帯端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末装置として、近年、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)、ＰＤＣ(Personal Digital Cellular)等の各方式のデジタル携帯電話装置が急速に普及している。そして、このデジタル携帯電話装置に代表される携帯端末装置に、ＧＰＳ(Global Positioning System;世界的位置決定システム）機能を持たせる開発も進められている。
【０００３】
携帯端末装置にＧＰＳ機能を持たせる場合、単純には、携帯端末装置に従来のＧＰＳ受信機の機能をそのまま搭載すれば良いことになるが、それでは構成が複雑になり、携帯端末装置の装置本体が大型になるとともにコスト高となる。そこで、携帯端末装置の信号処理系における回路の一部をＧＰＳ受信用に兼用することで、構成の簡略化を図ることが考えられる。
【０００４】
ところで、携帯端末装置、例えばデジタル携帯電話装置では、その受信復調部分に線形増幅器や直交復調器が使われている（例えば、特許第３００３８３９号公報参照）。一方、ＧＰＳ受信機においては、非線形増幅器およびデジタル信号処理回路を用いて受信信号の復調が行われている（例えば、特公平８−２３５７７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、デジタル携帯電話装置の受信系とＧＰＳ受信系との回路の共用化を考えた場合、ベースバンドアンプからデジタル信号処理回路の入力部分は共通化したいが、デジタル携帯電話装置では直交変調信号を扱うのに対して、ＧＰＳではＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)変調信号を扱うことから、復調器および信号レベルダイヤグラムが異なるため、ＧＰＳ受信側に工夫が必要となる。
【０００６】
すなわち、ＧＰＳのＢＰＳＫ変調信号を直交復調器で復調する場合、今までのＩＱインターフェースのシステムでは、ＧＰＳのＢＰＳＫ変調信号も線形性を保ち、それ専用のビットマップロジック回路が必要となるため、複雑な制御系を必要とし、消費電力の低減にも限界があるとともに、携帯電話装置の受信系と共用するブロックの設計自由度が少なくなってしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では次の構成を採る。すなわち、本発明による半導体装置は、直交変調信号を受信する第１の受信系から中間周波信号（ＩＦ信号）が、ＢＰＳＫ変調信号を受信する少なくとも１系統の第２の受信系から中間周波信号が入力される複数の入力端子と、前記複数の入力端子を介して入力される中間周波信号に必要な帯域幅が電子的に可変なバンドパスフィルタとを有するとともに、当該バンドパスフィルタを経た中間周波信号を増幅する可変利得アンプおよびこの可変利得アンプを経た中間周波信号を直交復調して出力する直交復調器を具備し、前記直交変調信号を復調とするときは、その復調レベルに応じて前記可変利得アンプの利得を制御し、前記ＢＰＳＫ変調信号を復調するときは、前記可変利得アンプの利得を最大利得付近に固定する構成となっている。
【０００８】
上記構成の半導体装置は、直交変調信号を受信可能な携帯端末装置において、当該装置にＢＰＳＫ変調信号の受信機能を持たせる場合に、そのＩＦ段として用いられる。そして、ＩＦ段には複数の入力端子を介して、直交変調信号を受信する第１の受信系からＩＦ信号（中間周波信号）が、またＢＰＳＫ変調信号を受信する少なくとも１系統の第２の受信系からＩＦ信号が適宜入力され、両ＩＦ信号が共通のＩＦ段によって処理される。
【０００９】
すなわち、直交変調信号の受信系とＢＰＳＫ変調信号の受信系に対してＩＦ段が共用化される。このとき、ＩＦ段には、必ずしも、可変利得アンプおよび直交変調器の双方が設けられる必要はなく、そのいずれか一方のみであっても良く、この場合であっても、直交変調信号の受信系とＢＰＳＫ変調信号の受信系に対してＩＦ段の回路の一部について共用化できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る携帯端末装置、例えばデジタル携帯電話装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係るデジタル携帯電話装置は、ＢＰＳＫ変調信号を用いる例えばＧＰＳの機能を備えている。
【００１２】
図１において、本装置には携帯電話用のアンテナ１１とＧＰＳ用のアンテナ１２の２本のアンテナが設けられている。携帯電話用アンテナ１１の入出力端は、送信と受信を切り換えるデュープレクサ（送受切換器）１３の入出力端に接続されている。デュープレクサ１３としては、帯域振分けフィルタあるいは切り換えスイッチが用いられる。デュープレクサ１３の出力端には受信アンプ１４の入力端が接続されている。受信アンプ１４の出力端は、ミキサ１５の一方の入力端に接続されている。
【００１３】
ミキサ１５は、アンテナ１１で受信され、デュープレクサ１３および受信アンプ１４を経てその一方の入力端に入力される高周波信号（直交変調信号）を、その他方の入力端に局部発振器１６から与えられる局部発信周波数と混合することによってＩＦ信号（中間周波信号）に変換する。このデュープレクサ１３、受信アンプ１４、ミキサ１５および局部発振器１６により、携帯電話側の受信系（フロントエンド）が構成されている。ミキサ１５の出力端は、受信ＩＦ段１７の第１の入力端子１８に接続されている。
【００１４】
一方、ＧＰＳ用アンテナ１２の出力端は、受信アンプ１９の入力端に接続されている。受信アンプ１９の出力端は、ミキサ２０の一方の入力端に接続されている。ミキサ２０は、アンテナ１２で受信され、受信アンプ１９を経てその一方の入力端に入力される高周波信号（ＢＰＳＫ変調信号）を、その他方の入力端に局部発振器１６から与えられる局部発信周波数と混合することによってＩＦ信号に変換する。この受信アンプ１９、ミキサ２０および局部発振器１６により、ＧＰＳ側の受信系（フロントエンド）が構成されている。ミキサ２０の出力端は、受信ＩＦ段１７の第２の入力端子２１に接続されている。
【００１５】
受信ＩＦ段１７は、例えば、バンドパスフィルタ２２、可変利得アンプ２３および直交復調器２４を内蔵してＩＣ化されており、本発明に係る半導体装置に相当する。バンドパスフィルタ２２は、携帯電話受信時とＧＰＳ受信時とでそれぞれの帯域幅に合わせるために、必要な制限帯域幅が電子的に可変な構成となっている。なお、バンドパスフィルタ２２を、携帯電話用とＧＰＳ用に個別に設けても良いことは勿論である。このバンドパスフィルタ２２については、ＩＣの外付けとすることも可能である。
【００１６】
また、受信ＩＦ段１７は上記２つの入力端子１８，２０の他に、可変利得アンプ２３の利得を制御するための制御信号を取り込む制御入力端子２３と、直交復調器２４で直交復調することによって得られるＩ信号（同相信号）およびＱ信号（直交信号）を出力する２つの出力端子２６，２７を有している。
【００１７】
この受信ＩＦ段１７において、バンドパスフィルタ２２の入力端が２つの入力端子１８，２１に接続されている。バンドパスフィルタ２２の出力端は、可変利得アンプ２３の入力端に接続されている。可変利得アンプ２３の出力端は、直交復調器２４の入力端に接続されている。また、可変利得アンプ２３の利得制御端は、制御入力端子２３に接続されている。直交復調器２４のＩ出力端およびＱ出力端は、出力端子２６，２７にそれぞれ接続されている。
【００１８】
直交復調器２４の具体的な構成の一例を図２に示す。この直交復調器２４は、２つの乗算器４１，４２、信号源４３、９０°移相器４４および２つのローパスフィルタ４５，４６を有する周知の構成となっている。
【００１９】
この直交復調器２４において、乗算器４１，４２の各一方の入力端には、携帯電話側受信系から供給される直交変調信号またはＧＰＳ側受信系から供給されるＢＰＳＫ変調信号が入力される。乗算器４１は、直交変調信号またはＢＰＳＫ変調信号と信号源４３から他方の入力端に直接与えられる信号とを乗算する。この乗算器４１の乗算出力は、必要な制限帯域幅のローパスフィルタ４５を通してＩ信号として導出される。
【００２０】
乗算器４２の他方の入力端には、信号源４３から出力される信号が９０°移相器４４で位相が９０°シフト（移相）されて与えられる。乗算器４２は、直交変調信号またはＢＰＳＫ変調信号と位相が９０°シフトされた信号とを乗算する。この乗算器４２の乗算出力は、必要な制限帯域幅のローパスフィルタ４６を通してＱ信号として導出される。
【００２１】
なお、ローパスフィルタ４５，４６は、携帯電話受信時とＧＰＳ受信時とでそれぞれの帯域幅に合わせるために、図１のローパスフィルタ２２に対応して、必要な制限帯域幅が電子的に可変な構成となっている。これらローパスフィルタ４５，４６についても、携帯電話用とＧＰＳ用に個別に設けても良いことは勿論である。
【００２２】
再び図１において、受信ＩＦ段１７から出力されるＩ信号およびＱ信号は信号処理回路（ＤＳＰ）２８に供給される。信号処理回路２８はベースバンドＩＣであり、携帯電話系に対してはＩＱ復調回路２９を有し、ＧＰＳ系に対しては移相器３０、加算器３１および相関器３２を有する構成となっている。信号処理回路２８はコントローラ３３によってその制御が行われる。
【００２３】
コントローラ３３は、ＣＰＵやメモリ等からなり、基地局やユーザの指令に基づいてソフトウェアにより各部の制御を行う。その一つとして、復調信号に基づく可変利得アンプ２３の利得制御が行われる。この利得制御において、携帯電話の電波は、微弱な電波から強力な電波（特に、基地局の近く）までとダイナミックレンジが広いことから、携帯電話動作中のときは、復調信号レベルに応じて可変利得アンプ２３の利得を制御するＡＧＣ(Automatic Gain Control；自動利得制御)を行う。
【００２４】
これに対し、ＧＰＳ受信中のとき、即ちＢＰＳＫ変調信号を復調するときは、ＢＰＳＫ変調信号の線形性は問われないので、一例として、可変利得アンプ２３の利得を最大利得付近に固定とする。なお、強力な妨害波が入力された場合などには、適宜利得を絞るように制御する構成を採ることも可能である。さらに、可変利得アンプ２３の利得を復調信号に基づいて、線形性を保ちながら最大利得に制御したり、あるいは非線形ながらも最大利得付近に制御する構成を採ることも可能である。
【００２５】
一方、送信系において、信号処理回路２８から出力されるＩ信号、Ｑ信号は、送信ＩＦ段３４に供給される。送信ＩＦ段３４は、直交変調器やミキサなどを有する構成となっており、信号処理回路２８から供給されるＩ信号、Ｑ信号を直交変調した後、その直交変調信号を高周波信号に変換して出力する。この高周波信号は、送信アンプ（パワーアンプ）３５で増幅された後、デュープレクサ１３を介してアンテナ１１に供給される。
【００２６】
次に、上記構成のＧＰＳ機能を備えたデジタル携帯電話装置における携帯電話動作中およびＧＰＳ受信中の信号処理回路２８の動作について説明する。
【００２７】
この信号処理回路２８では、携帯電話動作中のときは、直交変調信号をＩＦ段１７で直交復調して得られるＩ信号、Ｑ信号に対して、ＩＱ復調回路２９において、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)のビットマップを用いて復調のための信号処理が行われる。
【００２８】
一方、ＧＰＳ受信中のときは、ＢＰＳＫ変調信号をＩＦ段１７で直交復調して得られる９０°の位相差を持つＩ信号、Ｑ信号に対して、先ず、移相器３０でその位相関係を元に戻して両信号の位相を合わせ、次いで加算器３１でそれらを合成して相関器３２に供給する。相関器３２は、ＢＰＳＫ変調信号を復調するためのものである。
【００２９】
相関器３２の具体的な構成の一例を図３に示す。同図から明らかなように、相関器３２は、２つの乗算器５１，５２、９０°移相器５３、４つの混合器５４〜５７、同じく４つのローパスフィルタ５８〜６１、走査スイッチ６２およびＡ／Ｄ変換器６３を有する構成となっている。
【００３０】
上記構成の相関器３２において、図１の加算器３１から供給されるＩ，Ｑ信号の加算信号は、乗算器５１，５２および９０°移相器５３からなる直交変調器において、数値制御発振器（図示せず）から供給される搬送波を用いて直交変調される。これにより、乗算器５１の出力として受信信号の搬送波と同相の成分が導出され、乗算器５２の出力として受信信号の搬送波に対して９０°位相がずれた直交成分が導出される。
【００３１】
乗算器５１の出力である同相成分は、混合器５４，５６，５７の一方の入力となる。これら混合器５４，５６，５７の他方の入力としては、衛星からのスプレッドスペクトラム信号を逆拡散するための疑似雑音発生器（図示せず）で発生されるゴールド符号が与えられる。混合器５４，５６，５７は、上記ゴールド符号のそれぞれの中央の位相、少し進んだ位相、少し遅れた位相との相関を求め、送られてくるデータの受信と、ゴールド符号の進み、遅れを検出する。
【００３２】
一方、乗算器５２の出力である直交成分は、混合器５５の一方の入力となる。混合器５５の他方の入力としては、上記疑似雑音発生器で発生されるゴールド符号が与えられる。混合器５５は、ゴールド符号の中央の位相との相関を求め、受信信号と再生した上記数値制御発振器が出力する搬送波との位相差を求める。この位相差に基づいて、数値制御発振器の周波数の制御が行われる。
【００３３】
混合器５４〜５７の各出力は、ローパスフィルタ５８〜６１を経て走査スイッチ６２に供給される。走査スイッチ６２は、ローパスフィルタ５８〜６１を通して入力される混合器５４〜５７の各出力を順次走査してＡ／Ｄ変換器６３に供給する。Ａ／Ｄ変換器６３は、順次入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００３４】
上述したように、ＧＰＳ機能を備えたデジタル携帯電話装置において、ＢＰＳＫ変調信号を復調して得られるＩ信号、Ｑ信号の位相を合わせる移相器３０および位相合致後の両信号を合成する加算器３１を設けたことにより、複雑な制御系を用いなくても、携帯電話装置で通常用いられている受信ＩＦ段１７をＧＰＳ受信系のＩＦ段として共用化できる。
【００３５】
また、従来の構成のデジタル携帯電話装置にＧＰＳ機能を持たせるとした場合には、信号処理周波数を必ずベースバンドに落とす必要があったが、本実施形態に係るデジタル携帯電話装置の上記構成によれば、原理的に、信号処理回路２８へのインターフェース周波数は問わないため、アンテナ１１，１２から受信ＩＦ段１７までの無線部分の周波数配分の自由度が増すという利点もある。
【００３６】
なお、上記実施形態では、受信ＩＦ段１７のバンドパスフィルタ２２、可変利得アンプ２３および直交復調器２４を共用化するとしたが、これに限られるものではなく、バンドパスフィルタ２２、可変利得アンプ２３および直交復調器２４のうちの少なくとも１つを共用化する構成とすることも可能である。
【００３７】
また、上記実施形態においては、本発明に係る半導体装置である受信ＩＦ段１７が２つの入力端子１８，２１を具備し、その一方の入力端子２１をＧＰＳの入力端子として用いる構成としたが、入力端子をさらに増やし、ＧＰＳ以外の他のＢＰＳＫ変調信号をも入力とし、複数の受信系に対して受信ＩＦ段１７を共用化する構成を採ることも可能である。
【００３８】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係るデジタル携帯電話装置の要部の構成例を示すブロック図である。ここでは、その要部として、可変利得アンプ２３、直交復調器２４および信号処理回路２８Ａを示している。
【００３９】
本実施形態に係る信号処理回路２８Ａにおいて、ＧＰＳ受信系では、受信ＩＦ段１７から供給されるＩ信号およびＱ信号の一方のみ、ここではＩ信号のみをＢＰＳＫ変調信号の復調に用い、このＩ信号を直接相関器３２に供給して復調を行う構成を採っている。Ｉ信号およびＱ信号の一方のみに基づいて復調を行えることは、図３に示した相関器３２の構成からも明らかである。
【００４０】
このように、Ｉ信号およびＱ信号の一方のみを用いてＢＰＳＫ変調信号の復調を行う構成を採ることにより、第１実施形態に比べて、両信号（Ｉ，Ｑ信号）を加算していない分だけ若干感度は落ちるものの、移相器３０および加算器３１を用いる必要がないため、回路構成の簡略化が図れるとともに、消費電力のさらなる低減が可能となる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係るデジタル携帯電話装置の要部の構成例を示すブロック図であり、ここでも、その要部として可変利得アンプ２３、直交復調器２４および信号処理回路２８Ｂを示している。本実施形態では、図３に示した相関器３２の構成から明らかなように、相関器３２の内部には、進み／遅れの２つの位相器があり、それぞれの出力と０°位相の信号出力との相関を求める構成を採っていることに着目してなされたものである。
【００４２】
すなわち、信号処理回路２８Ｂにおいて、ＧＰＳ受信系について、直交復調器２４から出力されるＩ信号を通常信号処理に用い、Ｑ信号をそのまま相関を求める比較信号として用いる構成を採っている。ここで、図５に示す相関器３２′の構成要素と図３の構成要素とを対比すると、ＧＰＳ処理系１〜Ｎが混合器５４，５６，４７およびローパスフィルタ５８，６０，６１に対応し、ＧＰＳ処理系Ｎ＋１〜Ｎ＋Ｍが混合器５５およびローパスフィルタ５９に相当する。
【００４３】
このように、ＧＰＳ受信時に、直交復調器２４から出力されるＩ信号を通常信号処理に用い、Ｑ信号をそのまま相関を求める比較信号として用いる構成を採ることにより、第２実施形態の場合と同様に、移相器３０および加算器３１を用いる必要がないため、回路構成の簡略化が図れるとともに、消費電力の低減が可能となることに加え、相関器３２′としては、図３に示した相関器３２の乗算器５１，５２および９０°移相器５３が不要な簡単な構成で済むため、さらなる回路構成の簡略化および低消費電力化が図れる。
【００４４】
なお、上記各実施形態では、デジタル携帯電話装置に適用した場合を例に採って説明したが、これに限られるものではなく、直交変調信号を受信する第１の受信系と、ＢＰＳＫ変調信号を受信する少なくとも１系統の第２の受信系とを具備する携帯端末装置全般に適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、直交変調信号を受信する第１の受信系と、ＢＰＳＫ変調信号を受信する少なくとも１系統の第２の受信系とを具備する場合において、両受信系に対してＩＦ段の回路の一部を共用化することにより、複雑な制御系を必要としないため、回路構成の簡略化および低消費電力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るデジタル携帯電話装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】直交復調器の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３】相関器の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るデジタル携帯電話装置の要部の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るデジタル携帯電話装置の要部の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１，１２…アンテナ、１３…デュープレクサ、１５，２０…ミキサ、１７…受信ＩＦ段、２３…可変利得アンプ、２４…直交復調器、２８，２８Ａ，２８Ｂ…信号処理回路、２９…ＩＱ復調回路、３０…移相器、３１…加算器、３２，３２′…相関器、３４…送信ＩＦ段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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