(57)【要約】第２高調波注入同期発振器で受信変調信号の可変位相成分を圧縮し、基本注入同期発振器で遅延位相圧縮信号を生成し、位相圧縮信号と遅延位相圧縮信号とを結合して、可変位相成分の推定微分を取得し、そしてさらに推定微分を処理して、受信変調信号内に含まれるデータを回復する。
2016521476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変位相成分を有する変調信号を受信することであって、該可変位相成分は第１の位相範囲における位相変化を含む、該受信することと、
前記受信された変調信号を第２高調波注入同期発振器で処理することによって圧縮可変位相成分を有する位相圧縮信号を生成することであって、前記圧縮可変位相成分は前記第１の位相範囲の実質的に半分の圧縮位相範囲内に位相変化を含む、該生成することと、
前記圧縮可変位相成分に比べて遅延された遅延圧縮可変位相成分を有する遅延位相圧縮信号を生成することと、
前記位相圧縮信号と前記遅延位相圧縮信号とを結合して、前記可変位相成分の推定微分を取得することと、
前記可変位相成分の前記推定微分をフィルタリングすることによって、推定可変位相成分信号を生成することと、
前記推定位相信号をポーラー復調回路に提供することと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の位相可変範囲は±φラジアンであり、前記第２の位相可変範囲は±φ／２ラジアンであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記φは、πラジアンであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記受信された変調信号は、位相シフトキー信号であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記受信された変調信号は、直交振幅変調信号であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記受信された変調信号は、単一のキャリア信号であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記受信された変調信号は、直交周波数分割多重信号であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記位相圧縮信号は、前記受信された変調信号から実質的に全ての振幅の変動を除去することをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記受信された変調信号はまた可変振幅成分を有し、前記受信された変調信号の前記振幅を検出することをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記第２高調波ＩＬＯのパラメータを調整して、前記第２高調波ＩＬＯのフリーラン周波数を変えることをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記第２高調波ＩＬＯの１つまたは複数のパラメータを調整することであって、前記１つまたは複数のパラメータは、前記ＩＬＯの注入係数、品質ファクタ、および共振周波数からなるグループから選択されたパラメータを含む、該調整することをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記遅延位相圧縮信号に関連付けられた遅延量は調整されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記遅延位相圧縮信号は、前記位相圧縮信号と共に注入された基本ＩＬＯの出力において生成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記基本ＩＬＯの１つまたは複数のパラメータを調整することであって、前記１つまたは複数のパラメータは、前記ＩＬＯの注入係数、品質ファクタ、および共振周波数からなるグループから選択されたパラメータを含む、該調整することをさらに備えたことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記１つまたは複数のパラメータを調整することは、前記遅延位相圧縮信号に関連付けられた遅延量を調整するように実行されることであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記位相圧縮信号と前記遅延位相圧縮信号とを結合することは、単一のミキサを用いて実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記関連する可変位相成分の前記推定微分をフィルタリングすることは、前記推定微分をローパスフィルタリングすることを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記ポーラー復調回路を用いて、前記推定位相信号に基づきデータを回復することをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１９】
注入同期発振器（ＩＬＯ）入力信号の可変位相成分に比較して圧縮可変位相成分を有する位相圧縮信号を生成するように構成された第２高調波注入同期発振器（ＩＬＯ）と、
前記第２高調波ＩＬＯに接続され、遅延位相圧縮信号を生成するように構成された基本ＩＬＯと、
前記位相圧縮信号と前記遅延位相圧縮信号とを結合して、前記可変位相成分の推定微分を含む信号を出力するように構成されたミキサと、
前記可変位相成分の前記推定微分から推定可変位相成分信号を生成するように構成されたフィルタと
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２０】
（ｉ）前記第２高調波ＩＬＯの１つまたは複数のパラメータを調整して、前記第２高調波ＩＬＯのフリーラン周波数を変えて所望のチャネルのキャリア周波数に近づけるようにし、および（ｉｉ）前記基本ＩＬＯの１つまたは複数のパラメータを調整して、前記基本ＩＬＯのフリーラン周波数を変えて所望のチャネルのキャリア周波数の１／２に近づけるようにする、ように構成された制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
入力ノードおよび圧縮信号出力ノードを有する第２高調波注入同期発振器（ＩＬＯ）であって、第１の位相範囲における位相変化を伴った可変位相成分を有する変調信号を受信し、および前記圧縮出力にて、前記第１の位相範囲の実質的に半分の圧縮位相範囲内に圧縮可変位相成分を有する位相圧縮信号を生成するように構成された、前記第２高調波注入同期発振器（ＩＬＯ）と、
前記圧縮出力ノードに接続された入力ノードおよび遅延出力ノードを有する基本ＩＬＯであって、前記圧縮可変位相成分に比べて遅延された遅延圧縮可変位相成分を有する位相圧縮信号を前記遅延出力ノードにて生成するよう構成された、前記基本ＩＬＯと、
前記圧縮出力ノードに接続された第１の入力ノードおよび前記遅延出力ノードに接続された第２の入力ノードを有するミキサであって、前記位相圧縮信号と前記遅延位相圧縮信号とを結合し、およびミキサ出力ノードにて、前記可変位相成分の推定微分を含む信号を出力するように構成された、前記ミキサと、
前記可変位相成分の前記推定微分から、推定可変位相成分信号を生成するように構成されたフィルタと
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記推定可変位相成分信号からデータ情報を回復するように構成されたポーラー復調回路をさらに備えたことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の位相可変範囲は±φラジアンであり、前記第２の位相可変範囲は±φ／２ラジアンであることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
前記受信された変調信号は、位相シフトキー信号、直交振幅変調信号、単一のキャリア信号、直交周波数分割多重信号であることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２５】
前記第２高調波ＩＬＯは、前記受信された変調信号に比べて実質的に振幅変動が除去されたものを有する位相圧縮信号を生成するように構成されたことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２６】
前記受信された変調信号を受信し、前記受信された変調信号の振幅を表わす振幅信号を出力するように構成された振幅検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２７】
前記第２高調波ＩＬＯのパラメータを調整して、前記第２高調波ＩＬＯのフリーラン周波数を変えるように構成された制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２８】
前記第２高調波ＩＬＯの１つまたは複数のパラメータを調整する制御回路ことであって、前記１つまたは複数のパラメータは、タンク回路の注入係数、品質ファクタ、およびキャパシタンスからなるグループから選択されたパラメータを含む、該制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２９】
前記基本ＩＬＯの１つまたは複数のパラメータを調整し、前記遅延位相圧縮信号に関連付けられた遅延量を調整するように構成された制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項３０】
前記１つまたは複数のパラメータは、タンク回路の注入係数、品質ファクタ、およびキャパシタンスからなるグループから選択されたパラメータを含むことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポーラー（ｐｏｌａｒ）受信機アーキテクチャおよび信号処理方法に関する。
（関連出願の相互参照）
本願は、下記の共通の継続中の出願、２０１３年３月１５日に出願された米国出願第１３／８４０，４７８号の発明の名称が「ポーラー受信機アーキテクチャおよび信号処理方法」、２０１３年３月１５日に出願された米国出願第１３／８３９，５５７号の発明の名称が「ポーラー受信機アーキテクチャおよび信号処理方法」、２０１３年３月１５日に出願された米国出願第１３／８３９，４６２号の発明の名称が「拡張動的レンジ上線形化利得を伴ったＬＮＡ」、２０１３年３月１５日に出願された米国出願第１３／８４０，３７９号の発明の名称が「デジタル制御された注入同期発振器」、および２０１３年３月１５日に出願された米国出願第１３／８４２，４７０号の発明の名称が「単一ビット直接変調送信機」の参照により含まれる全てに関連する。
【背景技術】
【０００２】
通信トランシーバは、変調キャリア信号からデータを回復するために多数のアーキテクチャを利用する。これらのアーキテクチャは、中間周波数変換又は直接変換の受信機を使用して、コヒーレントな復調を含む。このような受信機は、位相同期回路（ＰＬＬ）およびコヒーレント復調を使用して、一般的には通信キャリア信号を回復または再生する。最近、ポーラー受信機アーキテクチャは、キャリア回復回路を用いずに、受信変調信号から変調位相成分を抽出することを提案している。しかし、その提案されたポーラー受信機アーキテクチャおよび関連する信号処理は、性能が劣りおよび高いビット誤り率（ＢＥＲ）になるという不備がある。従って、改善されたポーラー受信機信号処理およびアーキテクチャが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】２０１３年３月１５日に出願された「ＤＩＧＩＴＡＬＬＹ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ  ＩＮＪＥＣＴＩＯＮ  ＬＯＣＫＥＤ  ＯＳＣＩＬＬＡＴＯＲ」という名称の同時係属の特許出願、整理番号第７１６０４．ＵＳ．０１号
【特許文献２】２０１３年３月１５日に出願された「ＬＮＡ  Ｗｉｔｈ  Ｌｉｎｅａｒｉｚｅｄ  Ｇａｉｎ  Ｏｖｅｒ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ」という名称の同時係属の特許出願、整理番号第７１６０３．ＵＳ．０１号
【特許文献３】２０１３年３月１５日に出願された「ＰＯＬＡＲ  ＲＥＣＥＩＶＥＲ  ＳＩＧＮＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ」という名称の整理番号第７１６０２．ＵＳ．０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、改善されたポーラー受信機アーキテクチャおよび信号処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第２高調波注入同期発振器で受信変調信号の可変位相成分を圧縮し、基本注入同期発振器で遅延位相圧縮信号を生成し、位相圧縮信号と遅延位相圧縮信号とを結合して、可変位相成分の推定微分を取得し、そしてさらに推定微分を処理して、受信変調信号内に含まれるデータを回復する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
添付の図面は、参照番号が別々の閲覧を通じて同一又は機能的に類似の要素を示し、
下記の詳細な説明と共に、明細書の一部に組み込まれおよびその一部を構成し、またさらに、主張する発明を含む概念の実施形態を図示し、それら実施形態のさまざまな原理および利益を説明する。
【０００７】
【図１】いくつかの実施形態に従ったポーラー受信機のブロック図である。
【図２】いくつかの実施形態に従ったポーラー受信機によって生成される振幅および位相情報を示す図である。
【図３】いくつかの実施形態に従ったポーラー受信機に関連する入力信号および出力信号の図である。
【図４】いくつかの実施形態に従った注入同期発振器の一実施形態の回路図である。
【図５】ＩＬＯ信号関係を示す信号プロットの図である。
【図６】いくつかの実施形態に従ったポーラー復調回路の一部のブロック図である。
【図７】いくつかの実施形態に従ったポーラー復調回路の校正方法のフローチャートである。
【図８】いくつかの実施形態に従ったポーラー復調回路を使用して回復されたＱＰＳＫ信号出力の信号プロットである。
【図９】いくつかの実施形態に従った信号復調方法を示すフローチャートである。
【０００８】
当業者ならば、図中の要素は簡潔さおよび明確さのために記述されたもので、必ずしもスケールを必要としないことが理解できるであろう。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、本発明の実施形態の理解の向上を助けるために他の要素に比べて誇張されている。
【０００９】
図中の周知の記号によって適宜表現されている装置および方法の要素は、ここでの記述の利益を有する当業者に対して容易に明らかとなる詳細な開示を不明瞭にしないために、本発明の実施形態を理解することに関係がある特定の詳細のみを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照して、いくつかの実施形態により、ポーラー受信機１００のブロック図について述べる。可変位相成分を有する受信変調信号である注入信号Ｓinj（ｔ）１０２が、第２高調波注入ロック発振器（ＩＬＯ）１０４（本明細書では高調波ＩＬＯとも呼ばれる）の入力ノードに印加される。ノード１０５における高調波ＩＬＯの出力信号Ｓout,1（ｔ）１０６は、下記で述べるように、圧縮可変位相成分を有する。圧縮可変位相信号１０６は、基本波注入ロック発振器ＩＬＯ１１０（本明細書では基本波ＩＬＯとも呼ばれる）の入力ノード１０９に印加され、出力ノード１１１にて遅延を受け、出力信号Ｓout,2（ｔ）１１２を生成する。すなわち、Ｓout,1（ｔ）１０６とＳout,2（ｔ）１１２は、基本波ＩＬＯ１１０によって課される時間遅延によって関係付けられる。位相圧縮信号であるＳout,1（ｔ）１０６、および遅延位相圧縮信号であるＳout,2（ｔ）１１２は、ミキサ１１４に印加され、出力信号ｍ2（ｔ）１１６を生成する。ミキサ出力信号１１６は、ローパスフィルタにかけられ、ミキサ１１４の出力に存在する２重周波数成分を除去し、推定位相微分信号Ω（ｔ）１２０を得る。注入信号Ｓinj（ｔ）１０２は、エンベロープ検波器１０８にも印加され、振幅波形Ａ（ｔ）１１８を生成する。
【００１１】
図２を参照すると、ポーラー受信機の出力が、振幅信号Ａ（ｔ）１１８、２０２、およびいくつかの実施形態によるポーラー受信機からの推定位相微分信号Ω（ｔ）１２０を積分することによって生成された位相情報２０４として示されている。
【００１２】
図３を参照すると、受信変調信号の可変位相成分３０２が、推定位相微分信号３０４（または同等に、瞬時周波数信号）、およびいくつかの実施形態による、瞬時入力周波数信号３０４を積分することによって得られた回復された位相信号３０６に対して比較されている。
【００１３】
図４を参照して、注入ロッキング発振器４００の一例について述べる。一実施形態では、ＩＬＯ４００は、ＦＥＴ４３６を使用する共通モードノード４３４における高調波注入ノードと共に構成される。代替的実施形態では、共通モードノード４２１もまた高調波注入に使用される。他の代替的実施形態では、両ノード４２１、４３４を使用し、注入ロッキング信号を注入してもよい。タンク回路は、交差結合されたトランジスタ対４２６、４２８と共に、注入信号の高調波に関連する周波数に発振しロックすることになる。一実施形態では、高調波は第２高調波であり、その結果、ノード４２３、４２５での出力周波数は、注入された信号の周波数の２分の１となる。この高調波ＩＬＯ実施形態では、相互コンダクタンス利得段４０９は必要でない−制御回路によってオフにされるか、または存在しない。共振回路４１１は、可変コンデンサ４２０、４２２、およびインダクタ４１６、４１８を有するタンク回路を含む。代替的実施形態では、タンク回路は、ＲＣタンク回路の形態をとり、可変コンデンサおよび抵抗器を含む。
【００１４】
あるいは、ＩＬＯ４００は、基本波注入信号がノード４０２、４０４で差動式に印加される状態で構成される。トランジスタ対４１０、４１２と共に、段４０９は、ノード４２３、４２５で注入されることになる電流信号に対する電圧入力信号の相互コンダクタンスを提供する。タンク回路は、交差結合されたトランジスタ対４２６、４２８と共に、基本波注入信号に関連する周波数に発振しロックすることになる。
【００１５】
ＩＬＯの変形形態およびさらなる詳細が、特許文献１により完全に記載されている。
【００１６】
一実施形態では、ポーラー受信機装置は、高調波注入を使用し、第１の範囲の位相変動を有する入力上で変調信号を受信するための第１のＩＬＯを備える。この高調波注入ＩＬＯは、図４に示されているものと同様であるが、共通モード注入点４３４、４２１の１または複数を使用するように構成され、一方、基本波注入点４０２、４０４上で注入信号を有していない。この高調波ＩＬＯは、差動出力ノード４１４、４２４で出力信号を生成し、これは、位相変動の範囲を第１の範囲の位相の２分の１である範囲に制限する。
【００１７】
一実施形態では、ＩＬＯ１０４は、変調信号を受信する入力ノード１０３を有する第２の高調波注入ロッキング発振器である。変調信号は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）信号処理回路によって提供される。ＡＦＥは、チューニング機能、またはチャネル選択機能を含む。チューニングまたはチャネル選択は、一般にチャネルとも称される所望の周波数での所望の信号の分離を指す。また、チューニングまたはチャネル選択は、所定の帯域幅の信号を分離することを含み、第１の所望の信号は、第１の帯域幅のものであり、第２の所望の信号は、異なる帯域幅を有する。
【００１８】
第２の高調波ＩＬＯは、圧縮信号出力ノード１０５で位相圧縮信号を提供する。すなわち、第２の高調波ＩＬＯは、高調波ＩＬＯ入力ノード１０３にて、第１の位相範囲内の位相変動で可変位相成分を有する変調信号を受信し、それに応答して、圧縮出力ノード１０５にて、第１の位相範囲の実質的に２分の１である圧縮位相範囲内で圧縮可変位相成分を有する位相圧縮信号を生成する。
【００１９】
入力信号に関連する位相変化と出力高調波信号の対応する位相変化とのこの関係は、図５に関連してよりよく理解される。入力信号の位相のπ／２変化の作用は、出力の位相のπ／４変化をもたらす。具体的には、入力信号５０６（破線で示されている）は、出力信号５０８の２倍の周波数を有する。プロット（Ａ）に示されているように、入力５０６と出力５０８は、両信号がＤＣまたは平均値から下向きの振りを開始している点５０４での信号アライメントに対して概してわかるように定常状態アライメントを有する。この特定のアライメントは、説明に好都合なものとなるように示されているにすぎず、入力信号と出力信号との特定の定常関係は、異なる値をとることに留意されたい。
【００２０】
中間のプロット（Ｂ）では、入力信号５１６が９０°またはπ／２ラジアンだけ遅延され、一方、ＩＬＯ出力信号５１４はまだ変化していない。したがって、入力信号と出力信号との正味の位相関係は、先に５０４における下向きの傾きで生じたアライメントに比べて信号同士が負のピークでアライメントされる点５１８における信号アライメントを参照して都合よく観察されるように、変化している。入力信号５１６の位相の変化は、点５０２、５１０を参照してわかり、これは、５２０によって示されているようにπ／２に等しいことがわかる。入力５１６の位相変化は、入力信号の変調の結果である。図５は、ＰＳＫ信号で生じるものなど、離散的な位相変化を示すが、本明細書に記載の位相圧縮の特性は、ＯＦＤＭを含めて、変化する位相成分がある任意の他のタイプの変調にも当てはまる。
【００２１】
プロット（Ｃ）は、点５２４における信号アライメントを参照してわかるように、出力信号５２８が再ロックされ、入力信号５２６に対してその初期の位相関係を達成している条件を示す（すなわち、信号は、プロット（Ａ）における初期の点５０４で示されているアライメントに戻っている）。再ロック前後の出力信号のピークである点５１２、５２２の比較は、π／２ラジアンの入力位相変化の結果として出力信号のπ／４ラジアンだけの変化５３０を示す。
【００２２】
再び図５に関連して、プロット（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）５５０は、それぞれ初期、中間、および最後の信号プロットを示し、位相変化前後のそれぞれ入力信号ピーク点５５２、５５４の比較によってわかる入力信号の−π／２ラジアン位相変化５５８を示す。対応する−π／４ラジアン出力位相変化５６２は、ＩＬＯ再ロック前の５５６、および出力が入力信号に対するその定常状態位相関係を取り戻した後の５６０での出力信号のピーク同士を比較することによってわかる。
【００２３】
したがって、ポーラー受信機の第２高調波ＩＬＯは、第１の範囲±φラジアン内の位相変動を有する変調信号を受信し、±φ／２ラジアンに等しい位相変動の第２の範囲を有する出力信号を提供するように構成される。装置は、位相偏移変調信号、直交振幅変調信号、シングルキャリア信号、または直交周波数分割多重信号の形態にある変調信号を受信するように構成される。
【００２４】
再び図１に関連して、基本波ＩＬＯは、高調波ＩＬＯの圧縮出力ノードに接続された入力ノードを有する。また、基本波ＩＬＯは、遅延出力ノードを有し、圧縮可変位相成分に対して遅延される遅延圧縮可変位相成分を有する位相圧縮信号をその遅延出力ノードで生成するように構成される。次いで、ミキサが基本波ＩＬＯの入力および出力を使用し、位相圧縮信号の位相変化の微分の推定値（したがって、下記でより完全に述べるように、受信変調信号における元の位相変動の推定値）を生成する。
【００２５】
注入ロッキング発振器の一態様は、準安定状態と呼ばれる。準安定状態は、入力信号の位相変化が生じたとき、定常状態条件が達成されるまで、ＩＬＯがその出力の位相を入力位相変化とは反対の方向で調整することによって、そのロック条件を取り戻す現象をもたらす。たとえば、出力信号５１４は、その周波数を一時的に増大し、その位相をπ／４ラジアンだけ進めることによって、あるいはその周波数を一時的に低減し、その位相を−７π／４ラジアンだけ遅らせることによって、出力信号５２８によって示されているその最終的な位相関係に移動する。したがって、場合によっては、入力信号周波数の一時的な増大によって引き起こされる入力信号の位相変化は、実際に、ＩＬＯが再びロックされるまで出力信号の位相を遅延させるように出力周波数の一時的な減少をもたらす。そのような現象は、基本波ＩＬＯの入力および出力を使用し位相変動の微分の推定値を生成するとき誤差を引き起こす、ＩＬＯ出力信号の周波数／位相特性の誤った変化をもたらす。
【００２６】
これらの誤差は、入力−出力ＩＬＯ位相差が準安定状態に関連する位相差より大きくなるように入力の位相変化が十分大きいとき生じることに留意されたい。準安定状態は、入力位相変化がより大きいとき、ＩＬＯ出力の誤った周波数または位相変化をもたらす可能性がより高いので、ポーラー受信機の初期段として第２高調波ＩＬＯを使用することから得られる位相圧縮は、誤差を著しく低減し、受信機の性能を改善する。
【００２７】
他の実施形態では、第２高調波ＩＬＯおよび基本波ＩＬＯは、ポーラー受信機の所望の特性または性能を得るために調整可能である。一実施形態では、第２高調波ＩＬＯを調整し、所定の搬送周波数を有する所望の信号を選択する。ＩＬＯに対する調整は、ＩＬＯタンク回路のキャパシタンスを変えることによってなど、第２高調波ＩＬＯの自走周波数ｆｒを変更することである。ポーラー受信機は、スイッチを制御することによってなど、注入入力信号を除去した後で、ＩＬＯの自走周波数ｆｒを測定するように構成されたＩＬＯ制御回路を含む。ＩＬＯ制御回路は、自走周波数ｆｒがキャリア信号ｆｃ（または、チャネル中心周波数）に対して所望の関係を有するまでタンク回路のキャパシタンスを調整する。この所望の関係は、ｆｒがｆｃ／２からオフセットされることである。また、ＩＬＯ制御回路は、ＩＬＯ注入係数、品質係数Ｑ、および自走周波数ｆｒを調整するためのタンク回路のキャパシタンスを含む、第２高調波ＩＬＯの１または複数のパラメータを調整する。
【００２８】
また、ＩＬＯ制御回路は、遅延位相圧縮信号に関連する遅延の量を調整するために、基本波ＩＬＯの１または複数のパラメータを調整するように構成される。遅延は、注入係数、品質係数Ｑ、および自走周波数ｆｒを含む１または複数のパラメータを調整することによって調整される。注入係数は、ＩＬＯ入力にて相互コンダクタンス段を変えることによって、または並列で構成された信号注入ノードデバイスを追加もしくは除去することによって、またはＩＬＯ内でバイアス信号を変えることによって調整される。品質係数は、タンク回路内で抵抗値を変えることによって調整される。自走周波数は、コンデンサバンクまたはバラクタによってなど、ＩＬＯタンク回路のキャパシタンスを変えることによって調整される。他の実施形態では、基本波ＩＬＯは、弱い注入モードではなく強い注入モードで動作するように構成される。弱い注入は、０．１（すなわち、１０％）など低い注入率によって特徴付けられる。したがって、強い注入は、０．１より大きい注入係数αの範囲を含む。他の実施形態では、強い注入は、０．５より大きい注入係数αの範囲を含む。
【００２９】
Ｑ、ｆｒ、およびαを含む第２高調波ＩＬＯおよび基本波ＩＬＯどちらの特性も、特許文献１に記載の構造および方法に従って調整される。
【００３０】
ミキサは、圧縮出力ノードに接続された第１の入力ノードと、遅延出力ノードに接続された第２の入力ノードとを有する。ミキサは、たとえばギルバートセル、または他の好適な信号周波数ミキサである。ミキサは、位相圧縮信号と遅延位相圧縮信号を結合させるように、またミキサ出力ノードにて、可変位相成分の推定微分を含む信号を出力するように構成される。一般に、ミキサは、その出力にて、入力信号周波数の和に等しい周波数を有する信号と、入力信号周波数の差に等しい周波数にある信号とを提供することになる。
【００３１】
本明細書に記載のポーラー受信機アーキテクチャでは、和周波数は重要なものではなく、その結果、受信機は、より高い周波数成分を除去するように、したがって可変位相成分の推定微分から推定可変位相成分信号を生成するように構成されたフィルタを含む。ミキサから推定可変位相成分の特性を改善するために、２つの入力間の位相関係が、基本波ＩＬＯのパラメータを変えることによって、上述のように調整される。基本波ＩＬＯが、十分な動作点を決定するように調整される間、ミキサのローパスフィルタ後の出力が監視される。一実施形態では、ＩＬＯには、定常状態信号（すなわち、位相変化を有していないキャリア信号）が注入され、低減された、または別の状態で許容可能なＤＣオフセットをミキサ出力が有するまで調整される。
【００３２】
このポーラー受信機アーキテクチャでは、振幅または信号エンベロープ変動を有する変調信号を受信するように、いくつかの実施形態が構成される。第２高調波ＩＬＯは、受信変調信号に対して実質的に低減された振幅変動を有する位相圧縮信号を生成するように構成されることに留意されたい。より一定の大きさのものであるエンベロープは、基本波ＩＬＯの出力において振幅によって誘導される位相歪みを少なくする。
【００３３】
いくつかの実施形態では、ポーラー受信機は、受信変調信号を処理するように、また受信変調信号の大きさを表す大きさ信号を出力するように構成された振幅検出器を含む。このようにして、信号のエンベロープが保存され、後で推定位相信号と再び結合される。
【００３４】
また、ポーラー受信機は、推定可変位相成分信号からデータ情報を回復するように構成されたポーラー復調回路を含む。一実施形態では、復調回路は、最初にポーラー情報（振幅および位相信号）を、一般にＩ信号およびＱ信号と呼ばれる、より従来の同相信号成分および直交信号成分に変換するように構成される。次いで、これらの従来のＩＱ信号は、本明細書では繰り返される必要がない、十分に発達した信号処理技法を使用して処理される。
【００３５】
図６を参照すると、いくつかの実施形態によるポーラー復調器回路の一部分のブロック図である。具体的には、図６は、例示的な受信機６００のブロック図を示す。入力信号６０１が、例示的な受信機６００によって取り込まれ、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）６０２、およびポーラー受信機６０４を通過する。１つのそのような好適なＬＮＡは、特許文献２に記載されている。そのようなＬＮＡは、参照出願により完全に記載されているように、適切な隣接チャネル抑制ならびに増幅を提供する。
【００３６】
ポーラー受信機６０４の出力信号は、ＤＣオフセット回路６０６への入力信号として、また位相および振幅アライメント回路６１２への入力信号として提供される。さらに、ＤＣオフセット回路６０６の出力は、位相積分回路６０８に提供される。さらに、位相積分回路６０８の出力信号は、位相スケーリング回路６１０への入力信号として提供される。さらに、位相スケーリング回路６１０の出力信号は、位相および振幅アライメント回路６１２に提供される。位相および振幅アライメント回路６１２は、同相（Ｉ）信号６１４および直交（Ｑ）信号６１６を提供する。
【００３７】
例示的な受信機６００は、Ｉ信号およびＱ信号（６１４および６１６）が提供されるタイミング回路６１８をさらに含む。タイミング回路６１８の出力信号は、バーカー符号相関に対して信号の最大を検出する相関器回路６２０に提供される。さらに、相関器回路６２０の出力信号は、位相スケーリング回路６１０と位相および振幅アライメント回路６１２の両方に供給される。スケーリングならびに／または位相および振幅アライメントを調整するために、フィードバックが使用される。さらに、回路６２０の出力信号は、フレーム同期回路６２２に提供される。さらに、フレーム同期回路６２２の出力信号は、復調器／チャネル推定回路６２４に提供され、受信機出力信号６２６を提供する。
【００３８】
図７は、例示的な方法７００のブロック図である。例示的な方法７００は、ブロック７０２に示されているように、位相信号のある数の離散的なスケーリング値を評価する位相スケーリングを含む。一実施形態では、１９個の異なる値が使用されるが、他の数が使用されてもよい。スケーリングファクタは、直線的に離隔されても、非直線的な間隔を有してもよい。位相情報は電圧信号など単一の振幅として提示されるが、たとえばサイン−コサインルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用してＩおよびＱチャネルに変換されなければならないため、電圧信号と角度値の間のマッピングが確立されなければならない。一実施形態では、位相変動が、大部分のデジタルＰＳＫ信号のステップ遷移特性について解析され、次いで電圧遷移をそれらの予想される位相ステップにマッピングすることによって適切にスケーリングされる。代替的実施形態では、スケーリングは、２分木探索または全数探索を使用し、それに応じて受信機の性能を測定して、増加的に調整される。この反復的方法は、受信変調信号がバーカー符号化（または、符号化利得を提供する他の拡散符号）を含む実施形態においてバーカー相関回路の性能に基づいて評価される。
【００３９】
誤ったスケール（電圧から位相角へのマッピング）は、所望の信号点の回転をもたらすので、他の実施形態は、複数の相関器と共に構成されたバーカー相関回路を含み、各相関器は、ＩＱ信号内に順次回転されたバーカーシーケンスがあるかどうかテストする。
【００４０】
さらに、例示的な方法７００は、ブロック７０４に示されているように信号の振幅と位相（Ａ＆Ｐ）を同期し（すなわち、時間的にシフトし）、これらの信号の異なるアライメントを使用して受信機の性能を評価することを含む。一実施形態では、様々な時間オフセットが反復的または全数的に設定され、バーカー相関回路の性能を使用し、性能が最良の時間オフセットを評価する。他の実施形態では、相関を位相信号に対して実行し、同期シーケンスの所定の位相特性の存在を識別し、第２の相関をエンベロープ／振幅信号に対して実施し、その結果を使用し、それに応じて信号をアライメントする。他の実施形態では、別々の振幅および位相相関を使用して粗いアライメントが実施され、その後に、反復的手順を使用するより細かいアライメントが続く。
【００４１】
一実施形態では、例示的な方法７００は、ブロック７０６に示されているように、８つの１１Ｍｂｐｓデータストリームを含み、これはシンボル（またはチップ）期間あたり８つのサンプルである。ブロック７０８に示されているように、別々のバーカー相関が、８つの１１Ｍｂｐｓデータストリームのそれぞれに対して実施される。いくつかの実施形態では、バーカー相関は、位相スケーリングモジュール、振幅および位相同期モジュール、および８つの１１Ｍｂｐｓデータストリームにフィードバックされる。
【００４２】
ポーラー復調器回路および較正手順のさらなる詳細が、特許文献３に記載されている。
【００４３】
図８を参照すると、本明細書に記載のポーラー復調器回路を使用して回復されたＱＰＳＫ信号出力の信号プロットが示されている。
【００４４】
次に、図９の流れ図を参照して、信号復調の方法９００の一実施形態について述べる。一実施形態では、方法９００は、可変位相成分を有する変調信号を受信するステップ（９０２）を含む。可変位相成分は、第１の位相範囲内の位相変動を含む。受信変調信号は、±φラジアンの位相変動の第１の範囲を有し、位相変動の第２の範囲は、±φ／２ラジアンである。一実施形態では、φ＝πラジアンである。
【００４５】
一般的な位相範囲は、信号の変調の性質によって決定され、または概して±πラジアンであると考えられる。受信変調信号は、位相偏移変調信号、直交振幅変調信号、シングルキャリア信号、または直交周波数分割多重信号などマルチキャリア信号である。
【００４６】
また、この方法は、圧縮可変位相成分を有する位相圧縮信号を生成するステップ（９０４）を含む。圧縮可変位相成分は、受信変調信号を第２高調波注入ロッキング発振器で処理することによって生成される。上述のように、圧縮可変位相成分は、実質的に第１の位相範囲の２分の１であり、より一般的には±π／２に閉じこめられる圧縮位相範囲内の位相変動を含む。
【００４７】
９０６では、圧縮可変位相成分に対して遅延される遅延圧縮可変位相成分を有する遅延位相圧縮信号が生成される。遅延の量が、ミキサ出力にて所望の信号の混合を得るために調整される。９０８では、位相圧縮信号と遅延位相圧縮信号が結合され、可変位相成分の推定微分を得る。９１０では、推定可変位相成分信号が生成される。推定可変位相成分は、可変位相成分の推定微分をローパスフィルタで濾波することによって生成される。ローパスフィルタリングの後には、積分器も続く。積分器は、ローパスフィルタによって実装されてもよい。９１２で、推定位相信号が、ポーラー復調回路に出力され、または別の手法で提供される。
【００４８】
いくつかの実施形態では、位相圧縮信号を生成するステップは、実質的にすべての振幅変動を受信変調信号から除去することをさらに含む。他の実施形態では、この方法は、受信変調信号もまた可変大きさ成分を有する場合、受信変調信号の大きさを検出するステップをさらに含む。
【００４９】
いくつかの実施形態の方法は、第２高調波ＩＬＯの自走周波数を変更するために第２高調波ＩＬＯのパラメータを調整するステップをさらに含む。さらに、第２高調波ＩＬＯの１または複数のパラメータを調整するステップは、注入係数、品質係数、および／またはタンク回路の自走周波数を調整することを含む。
【００５０】
他の実施形態では、遅延位相圧縮信号に関連する遅延の量が、たとえば注入係数、品質係数、およびタンク回路の共振周波数を含む基本波ＩＬＯの１または複数のパラメータを調整することによって調整される。
【００５１】
いくつかの実施形態では、位相圧縮信号と遅延位相圧縮信号とを結合させることが、ギルバートセルなど信号ミキサを使用して実施される。
【００５２】
前述の明細書には、特定の実施形態が記載されている。しかし、当業者なら、下記の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱することなしに様々な修正および変更を加えることができることを理解する。したがって、本明細書および図は、制限する意味ではなく例示的な意味で考えられるべきであり、そのような修正すべてが、本教示の範囲内に含まれるものとする。
【００５３】
利益、利点、問題に対する解決策、および任意の利益、利点、または解決策を生じさせる、またはより顕著にするどのような要素も、特許請求の範囲のいずれか、またはすべての重要な、必要とされる、または本質的な特徴とみなされるべきでない。本発明は、本願の係属中になされる任意の補正、および発行されたこれらの特許請求の範囲の均等物すべてを含めて、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【００５４】
さらに、本書では、第１および第２、頂部および底部など関係を示す用語は、あるエンティティまたはアクションを別のエンティティまたはアクションから区別するためだけに使用され、必ずしもそのようなエンティティまたはアクション間の実際のそのような関係または順序を必要とするものでも暗示するものでもない。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える、含む）」「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える、含む）」「ｈａｓ（有する）」「ｈａｖｉｎｇ（有する）」「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む」「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」「ｃｏｎｔａｉｎｓ（含む）」「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（含む）」という用語、またはそれらの任意の他の変形形態は、要素のリストを備え、有し、含み、含むプロセス、方法、物品、または装置がそれらの要素だけを含むのではなく、明示的にリストされておらず、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有のものでもない他の要素を含むように、非排他的な包含をカバーするものとする。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ．．．ａ（〜を備える、含む）」「ｈａｓ．．．ａ（〜を有する）」「ｉｎｃｌｕｄｅｓ．．．ａ（〜を含む）」「ｃｏｎｔａｉｎｓ．．．ａ（〜を含む）」が前に置かれる要素は、それ以上の制約なしに、その要素を備え、有し、含み（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）、含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）プロセス、方法、物品、または装置内の追加の同一の要素の存在を排除しない。「ａ」および「ａｎ」という用語は、本明細書において別段明示的に述べられていない限り、１または複数として定義される。「ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ（実質的に）」「「ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ（本質的に）」「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（約）」「ａｂｏｕｔ（約）」という用語、またはそれらの任意の他のバージョンは、当業者によって理解されるように近くにあることとして定義され、非限定的な一実施形態では、この用語は１０％以内であるものと定義され、別の実施形態では５％以内、別の実施形態では１％以内、別の実施形態では０．５％以内である。本明細書で使用される「ｃｏｕｐｌｅｄ（結合される）」という用語は、接続されるものとして定義されるが、必ずしも直接でなく、必ずしも機械的でない。ある手法で「ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ（構成される）」デバイスまたは構造は、少なくともその手法で構成されるが、リストされていない手法で構成されてもよい。
【００５５】
いくつかの実施形態は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、カスタマイズされたプロセッサ、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など１または複数の汎用プロセッサまたは専用プロセッサ（または「処理デバイス」）、ならびにいくつかの非プロセッサ回路と共に、本明細書に記載の方法および／または装置の機能の一部、大部分、またはすべてを実施するように１または複数のプロセッサを制御する特有の記憶されたプログラム命令（ソフトウェアとファームウェアを共に含む）で構成されることを理解されたい。あるいは、一部またはすべての機能を、記憶されたプログラム命令を有していない状態機械によって、または、各機能もしくはそれらの機能の一部のいくつかの組合せが特注ロジックとして実装される１もしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）で、実装することができる。当然ながら、これらの２つの手法の組合せを使用することができる。
【００５６】
したがって、本開示のいくつかの実施形態、またはその一部分は、１または複数の処理デバイスを、有形のコンピュータ可読メモリデバイスに記憶された１または複数のソフトウェアコンポーネント（たとえば、プログラムコード、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなど）と組み合わせ、これらは、組合せで、本明細書に記載の機能を実施する特に構成された装置を形成する。特別にプログラムされたデバイスを形成するこれらの組合せは、本明細書では全体的に「モジュール」と呼ばれる。モジュールのソフトウェアコンポーネント部分は、任意のコンピュータ言語で書かれ、モノリシックコードベースの一部分であっても、オブジェクト指向コンピュータ言語で一般的であるものなど、より離散的なコード部分で開発されてもよい。さらに、モジュールは、複数のコンピュータプラットフォーム、サーバ、端末などにわたって分散されてもよい。さらには、所与のモジュールは、別々のプロセッサデバイスおよび／またはコンピューティングハードウェアプラットフォームが記載の機能を実施するように実装されてもよい。
【００５７】
さらに、一実施形態は、本明細書に記載され特許請求されている方法を実施するようにコンピュータ（たとえば、プロセッサを備える）をプログラムするためにコンピュータ可読コードが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体として実装することができる。そのようなコンピュータ可読記憶媒体の例は、それだけには限らないが、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光記憶デバイス、磁気記憶デバイス、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブル読出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（電気的プログラム可能な読出し専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能な読出し専用メモリ）、およびフラッシュメモリを含む。さらに、当業者なら、たとえば使用可能な時間、現行の技術、および経済上の考慮すべき点によって刺激を受けるおそらくは著しい労力と多数の設計選択肢にもかかわらず、本明細書に開示されている概念および原理によって案内されたとき、そのようなソフトウェア命令およびプログラム、ならびにＩＣを、最小限の実験で生成することが容易に可能になることが予想される。
【００５８】
本開示の要約は、読者が技術開示の性質を素早く確かめることを可能にするために提供されている。その理解と共に、それが特許請求の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないことを申し述べる。さらに、前述の詳細な説明では、本開示を簡素化するために、様々な実施形態において様々な特徴が共にグループ化されていることがわかる。開示のこの方法は、特許請求されている実施形態が各請求項に明示的に列挙されているものより多くの特徴を必要とするという意図を反映すると解釈されるべきでない。それどころか、以下の特許請求の範囲が反映しているように、本発明の主題は、単一の開示されている実施形態のすべての特徴にも満たない。したがって、以下の特許請求の範囲は、これにより詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別々に特許請求される主題としてそれ自体に依存する。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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