JP2004080455A - Reception circuit and wireless communication apparatus using same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線LAN、携帯電話など無線通信システムの受信回路およびこれを用いた無線通信装置に関し、特にIEEE802.11aなど、高速のAGC(Automatic Gain Control)回路が必要なシステムに用いて好適な受信回路およびこれを用いた無線通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線通信システムにおける受信方式は、受信した高周波信号を中間周波信号に周波数変換して処理するスーパーヘテロダイン方式と、受信した高周波信号を直接ベースバンド信号に周波数変換して処理するダイレクトコンバージョン方式とに大別される。これらの受信方式のうち、ダイレクトコンバージョン方式の受信機(以下、ダイレクトコンバージョン受信機と記す)は、スーパーヘテロダイン方式の受信機に比較して、IF(中間周波)段が不要な分だけ外付け部品が少ないため低コストであり、また回路構成が比較的簡易であるためマルチバンド、マルチモード受信機などに適している。これらの理由から、最近、多くの無線通信システムにダイレクトコンバージョン受信機が用いられている。
【0003】
従来例(第1従来例)に係るダイレクトコンバージョン受信機の構成を図3に示す。同図において、アンテナ101で受信された高周波信号は、バンドパスフィルタ102および低雑音増幅器103を経由してミキサ回路104i,104qに各一方の入力として与えられる。ミキサ回路104iには他方の入力として、ローカル発振器105から出力されるローカル信号が90°移相器106で90°移相されて供給される。ミキサ回路104qには他方の入力として、ローカル発振器105から出力されるローカル信号が直接供給される。ローカル信号の周波数は、高周波信号と同じ周波数に設定されている。
【0004】
ミキサ回路104iは、入力される高周波信号に対して位相差0°のローカル信号を混合することによってベースバンド(0Hz)の同相成分I(以下、I信号と記す)を得る。ミキサ回路104qは、入力される高周波信号に対して位相差90°のローカル信号を混合することによってベースバンドの直交成分Q(以下、Q信号と記す)を得る。I,Q信号は、アナログローパスフィルタ(以下、アナログLPFと記す)107i,107qに供給される。
【0005】
アナログLPF107i,107qは、受信された信号から希望帯域(希望チャネル)の信号のみを取り出す役割を有している。アナログLPF107i,107qで取り出された希望帯域の信号は、アナログ可変利得増幅器108i,108qで振幅が調整されてAGC部109に直接供給され、さらにA/D(アナログ/デジタル)変換器110i,110qでデジタル信号に変換されて復調部111を含むデジタル部112に供給される。
【0006】
AGC部109は、アナログ可変利得増幅器108i,108qの出力信号をレベル検波する検波回路121およびその検波レベルに応じてアナログ可変利得増幅器108i,108qの利得値を制御する制御回路122を有し、A/D変換器110i,110qの入力信号を最適かつ安定したレベルに保つために、アナログ可変利得増幅器108i,108qに対する自動利得制御(AGC)を行う。制御回路122は、低雑音増幅器103やミキサ回路104i,104qの利得値を制御する場合もある。
【0007】
ところで、近年、信号の伝送速度の増加および周波数資源の逼迫に伴って、信号の帯域幅が増大し、チャネル間隔が狭くなる傾向にある。このように、信号の帯域幅が増大することにより、アナログLPF108i,108qには高いカットオフ周波数が要求される。また、チャネル間隔が狭くなることにより、アナログLPF107i,107qとして、急峻でかつ線形歪(振幅歪と位相歪)の小さな特性のものが必要とされる。しかしながら、広帯域に遮断特性がシャープでかつ線形歪が小さい特性のアナログLPF107i,107qを、低消費電力で実現することは難しく。また、低雑音、高リニアリティ特性を同時に得ることも難しい。
【0008】
このアナログLPF107i,107qの広帯域化の問題に対する改善策として、図4に示す従来例(第2従来例)がある。図4中、図3と同等部分には同一符号を付して示している。
【0009】
この第2従来例に係るダイレクトコンバージョン受信機では、デジタル部112内であって、A/D変換器110i,110qの後段に、FIR(Finite Impulse Response;有限長インパルス応答)フィルタ201i,201qおよびデジタル可変利得増幅器202i,202qを設けた構成を採っている。そして、アナログLPF107i,107qとFIRフィルタ201i,201qとのそれぞれの組み合わせで、チャネルセレクトのために必要な遮断特性を得ている。
【0010】
希望チャネルに隣接するチャネルに干渉となる信号(以下、隣接チャネル信号と記す)が存在する場合、アナログLPF107i,107qの遮断特性が不十分であるために、A/D変換器110i,110qの入力信号には隣接チャネル信号が残っている。したがって、FIRフィルタ201i,201qでその隣接チャネル信号を所望のレベルまで落とす。そして、復調部111の入力信号レベルが最適かつ安定になるように、可変利得増幅器108i,108qの自動利得制御に加えて、デジタル可変利得増幅器202i,202qの自動利得制御を行うようにしている。
【0011】
可変利得増幅器108i,108qおよびデジタル可変利得増幅器202i,202qの自動利得制御は、AGC部109′によって行われる。AGC部109′は、可変利得増幅器108i,108qの利得制御を行うアナログAGCループと、デジタル可変利得増幅器202i,202qの利得制御を行うデジタルAGCループとから構成されている。
【0012】
アナログAGCループは、アナログ可変利得増幅器108i,108qの出力信号をレベル検波する検波回路211と、その検波レベルをデジタル信号に変換するA/D変換器212と、このA/D変換器212の出力信号を基に適正な利得値を設定する制御ロジック回路213と、この制御ロジック回路213から出力される利得値データをアナログ信号に変換するD/A(デジタル/アナログ)変換器214と、このD/A変換器214の出力信号に応じてアナログ可変利得増幅器108i,108qの利得値を制御する利得制御回路215とから形成され、フィードバック制御を行う構成となっている。
【0013】
デジタルAGCループは、FIRフィルタ201i,201qの出力信号、即ちデジタル可変利得増幅器202i,202qの入力信号の信号強度を検出する電力検出回路216と、この電力検出回路216の検出値を基に適正な利得値を設定する制御ロジック回路213と、この制御ロジック回路213から出力される利得値データに応じてデジタル可変利得増幅器202i,202qの利得値を制御する利得制御回路217とから形成され、フィードフォワード制御を行う構成となっている。
【0014】
上述したように、第2従来例に係るダイレクトコンバージョン受信機では、アナログLPF108i,108qの広帯域化の問題を解決するために、A/D変換器110i,110qの後段に、FIRフィルタ201i,201qおよびデジタル可変利得増幅器202i,202qを設けて、アナログ段でAGCをかけた後に再度デジタル段でAGCをかけるようにしている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、FIRフィルタ201i,201qで急峻な遮断特性を得るためには、FIRフィルタ201i,201qの段数を多く設定しなければならなく、その結果、FIRフィルタ201i,201qの遅延時間が数μsec 〜数十μsec 程度と大きくなってしまう。FIRフィルタ201i,201qの遅延時間が大きいと、隣接チャネルに干渉信号が存在する場合、最適な利得値を得るためのAGCのセットアップタイムが長くなってしまう。
【0016】
このように、AGCのセットアップタイムが増加することは、例えば、無線LAN仕様であるIEEE802.11aのようなパケットモードの通信では、受信品質の劣化となる。図5に、IEEE802.11aのトレーニングシンボルの構成を示す。パケットのはじめの8μsec の期間がショートプリアンブルと呼ばれ、この期間内にAGCのセットアップを行う必要がある。ショートプリアンブル期間内にAGCのセットアップが正確に行われない場合には、信号のレベルを正しく設定することができないためパケットエラーになることがある。
【0017】
上述したことから明らかなように、デジタルAGCループを含む構成の受信回路では、特に、希望チャネルの隣接チャネルまたは次隣接チャネルに干渉信号が存在する場合に、FIRフィルタ201i,201qの遅延特性によってAGCのセットアップタイムが長くなるため、例えばパケットモードの通信では受信品質の劣化を来すという課題がある。
【0018】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、隣接チャネルまたは次隣接チャネルに存在する信号によって干渉を受けた場合でも、高速かつ高精度にて自動利得制御を行うことが可能な受信回路およびこれを用いた無線通信装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明による受信回路は、受信信号を周波数変換して得られる信号から希望チャネル(希望帯域)の信号を取り出すアナログフィルタと、このアナログフィルタで取り出された信号の振幅を調整するアナログ可変利得増幅手段と、このアナログ可変利得増幅手段の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、このA/D変換手段の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すFIRフィルタと、このFIRフィルタで取り出された信号の振幅を調整するデジタル可変利得増幅手段と、A/D変換手段の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すIIR(Infinite Impulse Response;無限長インパルス応答)フィルタと、このIIRフィルタで取り出された信号の強度に応じてデジタル可変利得増幅手段の利得値を調整するフィードフォワード制御手段とを備えた構成となっている。この受信回路は、ダイレクトコンバージョン方式や低IF方式を採る無線通信装置において、周波数変換して得られる信号を処理する信号処理部、即ちベースバンド部や低IF部として用いられる。
【0020】
上記構成の受信回路またはこれを用いた無線通信装置において、FIRフィルタは、有限長の期間のみ非零であるインパルス応答を持つデジタルフィルタであり、アナログフィルタとの組み合わせで、希望チャネルを選択するために必要な遮断特性を得るとともに、希望チャネルに隣接するチャネルの信号を所望のレベルまで落とす作用をなす。一方、IIRフィルタは、無限に持続するインパルス応答を持つデジタルフィルタであり、FIRフィルタに比べて群遅延歪が生じるものの、少ない段数で急峻な遮断特性を得ることができ、しかも遅延時間が小さい。このIIRフィルタを用いて希望チャネルの信号を取り出し、その信号強度に応じてデジタル可変利得増幅手段の利得制御(フィードフォワード制御)を行うことで、隣接チャネルまたは次隣接チャネルに存在する信号によって干渉を受けた場合でも、大きな遅延特性をもつFIRフィルタの影響を受けずにデジタル可変利得増幅手段の利得値を高速に設定できる。
【0021】
【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。
【0022】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る受信回路を用いた無線通信装置、例えばダイレクトコンバージョン方式の受信機の構成を示すブロック図である。
【0023】
図1において、アンテナ11で受信された高周波信号は、バンドパスフィルタ12および低雑音増幅器13を経由してミキサ回路14i,14qに各一方の入力として与えられる。ミキサ回路14iには他方の入力として、ローカル発振器15から出力されるローカル信号が90°移相器16で90°移相されて供給される。ミキサ回路14qには他方の入力として、ローカル発振器15から出力されるローカル信号が直接供給される。ローカル発振器15において、ローカル信号の周波数は、高周波信号と同じ周波数に設定されている。
【0024】
ミキサ回路14iは、入力される高周波信号に対して位相差0°のローカル信号を混合することによってベースバンドのI(同相)信号を得る。ミキサ回路14qは、入力される高周波信号に対して位相差90°のローカル信号を混合することによってベースバンドのQ(直交)信号を得る。I,Q信号は、アナログLPF17i,17qに供給される。
【0025】
アナログLPF17i,17qは、受信された信号から希望帯域(希望チャネル)の信号のみを取り出す役割を有している。アナログLPF17i,17qで取り出された希望帯域の信号は、アナログ可変利得増幅器18i,18qで信号振幅が調整され、A/D変換器19i,19qでデジタル信号に変換されてデジタル部20に供給される。アナログ可変利得増幅器18i,18qで振幅調整された信号はAGC部30にも供給される。
【0026】
デジタル部20は、A/D変換器19i,19qの出力信号から希望チャネルの信号を取り出すFIRフィルタ201i,201qと、このFIRフィルタ201i,201qで取り出された信号の振幅を調整するデジタル可変利得増幅器202i,202qと、このデジタル可変利得増幅器202i,202qから出力されるI,Q信号を復調する復調部203と、A/D変換器19i,19qの出力信号から希望チャネルの信号を取り出すIIRフィルタ204i,204qとを有する構成となっている。なお、FIRフィルタ201i,201qおよびIIRフィルタ204i,204qは共にローパスフィルタである。
【0027】
ここで、復調系のデジタルフィルタとしてFIRフィルタ201i,201qを用いる理由は、入力信号の周波数が異なった場合であっても、各周波数に対して同じ遅延特性を示し、群遅延歪が小さいためである。なお、FIRフィルタ201i,201qは、復調動作を行うのに十分な通過帯域特性並びに遅延特性を有していれば良い。
【0028】
このデジタル部20において、FIRフィルタ201i,201qは、有限長の期間のみ非零であるインパルス応答を持つデジタルフィルタであり、アナログLPF17i,17qとの組み合わせで、希望チャネルを選択するために必要な遮断特性を得るとともに、希望チャネルに隣接・次隣接するチャネルの信号(妨害波)を所望のレベルまで落とす作用をなす。
【0029】
一方、IIRフィルタ204i,204qは、無限に持続するインパルス応答を持つデジタルフィルタであり、FIRフィルタ201i,201qに比べて群遅延歪が生じるものの、少ない段数で急峻な遮断特性を得ることができ、しかも遅延時間が小さい(高速)。一例として、FIRフィルタ201i,201qが数μsec 〜数十μsec 程度の大きな遅延時間を持つのに対し、IIRフィルタ204i,204qの遅延時間は数十nsec 〜数百nsec 程度と小さい。
【0030】
可変利得増幅器18i,18qおよびデジタル可変利得増幅器202i,202qの自動利得制御はAGC部30によって行われる。すなわち、AGC部30は、可変利得増幅器18i,18qの利得制御を行うアナログAGCループと、デジタル可変利得増幅器202i,202qの利得制御を行うデジタルAGCループとから構成されている。
【0031】
アナログAGCループは、アナログ可変利得増幅器18i,18qの出力信号をレベル検波する検波回路301と、その検波レベルをデジタル信号に変換するA/D変換器302と、このA/D変換器302の出力信号を基に利得値を設定する制御ロジック回路303と、この制御ロジック回路303から出力される利得値データをアナログ信号に変換するD/A変換器304と、このD/A変換器304の出力信号に応じてアナログ可変利得増幅器18i,18qの各利得値を制御する利得制御回路305とから形成され、フィードバック制御を行う構成となっている。なお、利得制御回路305は、低雑音増幅器13やミキサ回路14i,14qの各利得値を制御する場合もある。
【0032】
デジタルAGCループは、FIRフィルタ201i,201qの出力信号、即ちデジタル可変利得増幅器202i,202qの入力信号の信号強度(信号レベル)を検出する電力検出回路306と、この電力検出回路306の検出値を基に利得値を設定する制御ロジック回路303と、この制御ロジック回路303から出力される利得値データに応じてデジタル可変利得増幅器202i,202qの各利得値を制御する利得制御回路307とから形成され、フィードフォワード制御を行う構成となっている。
【0033】
次に、上記構成の第1実施形態に係る受信回路の動作について説明する。アンテナ11で受信された高周波信号は、バンドパスフィルタ12および低雑音増幅器13を経た後、ミキサ回路14i,14qでベースバンド信号(I,Q信号)にダウンコンバージョンされる。このベースバンド信号は、アナログLPF17i,17qで希望チャネル(希望帯域)外の妨害波が除去され、希望チャネルの信号成分のみが取り出される。ここで、アナログLPF17i,17qの遮断特性が十分急峻な特性でない場合には、隣接チャネル・次隣接チャネルの妨害波、即ち干渉信号が残ってしまう。
【0034】
アナログLPF17i,17qで取り出された信号は、アナログ可変利得増幅器18i,18qで振幅調整された後、A/D変換器19i,19qに入力されてデジタル信号に変換される。A/D変換器19i,19qの出力信号は、FIRフィルタ201i,201qおよびIIRフィルタ204i,204qにそれぞれ入力される。FIRフィルタ201i,201qでは、アナログLPF17i,17qで除去しきれずに残っていた隣接チャネル・次隣接チャネルの信号の除去が行われる。
【0035】
FIRフィルタ201i,201qで取り出された希望チャネルの信号は、デジタル可変利得増幅器202i,202qで振幅調整された後、復調部203に入力されて復調される。一方、IIRフィルタ204i,204qでは、希望チャネルの隣接・次隣接チャネルに存在する妨害波(干渉信号)が除去され、希望チャネルの信号のみが取り出される。この取り出された信号は電力検出回路306に入力され、信号強度の検出が行われる。この検出された信号強度は制御ロジック回路303へ入力される。
【0036】
また、A/D変換器19i,19qに入力される直前の信号は検波回路301へも入力され、信号レベルの検波が行われる。この検波された信号レベルは制御ロジック回路303へ入力される。制御ロジック回路303では、検波回路301から与えられる信号レベルを基にアナログ部の適性なゲイン値を設定するとともに、電力検出回路307から与えられる信号強度を基にデジタル部の適性なゲイン値を設定する。
【0037】
制御ロジック回路303で設定されたアナログ系のゲイン値は、D/A変換器304でアナログ信号に変換されて利得制御回路305に入力され、当該利得制御回路305の制御の下に、アナログ可変利得増幅器18i,18qの利得値を調整する。一方、制御ロジック回路303で設定されたデジタル系のゲイン値は利得制御回路307に入力され、当該利得制御回路307の制御の下に、デジタル可変利得増幅器202i,202qの利得値を調整する。
【0038】
上述したように、アナログAGCループによるフィードバック制御により、検波回路301での検波レベルに応じてアナログ可変利得増幅器18i,18qの各利得値の調整が行われ、またデジタルAGCループによるフィードフォワード制御により、電力検出回路306の検出レベルに応じてデジタル可変利得増幅器202i,202qの各利得値の調整が行われる。
【0039】
このように、アナログAGCループとデジタルAGCループとを併用した構成を採ることで、信号の帯域幅が増加することに伴ってアナログLPF17i,17qのカットオフ周波数が高くなったとしても、アナログLPF17i,17qとFIRフィルタ201i,201qとのそれぞれの組み合わせでチャネルセレクトのために必要な遮断特性を得ることができるため、広帯域に遮断特性が急峻でかつ線形歪(振幅歪と位相歪)が小さい特性を、低消費電力で実現でき、また低雑音、高リニアリティ特性を同時に得ることが可能になる。
【0040】
しかも、第1実施形態に係るダイレクトコンバージョン方式の受信回路においては、デジタルAGCループに高速でかつ急峻な遮断特性を持つIIRフィルタ204i,204qを用いるとともに、当該デジタルAGCループをフィードフォワード制御とした構成を採っていることで、隣接チャネル・次隣接チャネルに存在する妨害波による干渉を受けた場合においても、大きな遅延特性をもつFIRフィルタ201i,201qの影響を受けずにデジタル可変利得増幅器202i,202qの各利得値を高速に設定できるため、AGCのセットアップの高速化を図ることができる。
【0041】
[第2実施形態]
図2は、本発明の第2実施形態に係る受信回路を用いた無線通信装置、例えば低IF方式の受信機の構成を示すブロック図である。
【0042】
図2において、アンテナ51で受信された高周波信号は、バンドパスフィルタ52および低雑音増幅器53を経由してミキサ回路54に一方の入力として与えられる。ミキサ回路54には他方の入力として、ローカル発振器55から出力されるローカル信号が供給される。ローカル発振器55において、ローカル信号の周波数は、スーパーヘテロダイン方式でのローカル信号の周波数よりも高い周波数、換言すれば高周波信号に近い周波数に設定されている。
【0043】
ミキサ回路54は、入力される高周波信号に対してローカル発振器55からのローカル信号を混合することにより、スーパーヘテロダイン方式で用いるIF信号よりも低い周波数のIF信号、即ち低IF信号を得る。この低IF信号はアナログBPF(バンドパスフィルタ)56に供給される。アナログBPF56は、受信された信号から希望チャネルの信号のみを取り出す役割を有している。アナログBPF56で取り出された希望帯域の信号は、アナログ可変利得増幅器57で信号振幅が調整され、A/D変換器58でデジタル信号に変換されてデジタル部60に供給される。アナログ可変利得増幅器57で振幅調整された信号はAGC部70にも供給される。
【0044】
デジタル部60は、A/D変換器58の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すFIRフィルタ601と、このFIRフィルタ601で取り出された信号の振幅を調整するデジタル可変利得増幅器602と、このデジタル可変利得増幅器602から出力される低IF信号を復調する復調部603と、A/D変換器58の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すIIRフィルタ604とを有する構成となっている。ここで、復調系のデジタルフィルタとしてFIRフィルタ601を用いるのは、第1実施形態の場合と同じ理由による。なお、FIRフィルタ601およびIIRフィルタ604は共にバンドパスフィルタである。
【0045】
このデジタル部60において、FIRフィルタ601は、有限長の期間のみ非零であるインパルス応答を持つデジタルフィルタであり、アナログBPF56との組み合わせによって、希望チャネルを選択するために必要な遮断特性を得るとともに、希望チャネルに隣接・次隣接するチャネルの信号(妨害波)を所望のレベルまで落とす作用をなす。一方、IIRフィルタ604は、無限に持続するインパルス応答を持つデジタルフィルタであり、FIRフィルタ601に比べて群遅延歪が生じるものの、少ない段数で急峻な遮断特性を得ることができ、しかも遅延時間が小さい(高速)。
【0046】
可変利得増幅器57およびデジタル可変利得増幅器602の自動利得制御はAGC部70によって行われる。すなわち、AGC部70は、可変利得増幅器57の利得制御を行うアナログAGCループと、デジタル可変利得増幅器602の利得制御を行うデジタルAGCループとから構成されている。
【0047】
アナログAGCループは、アナログ可変利得増幅器57の出力信号をレベル検波する検波回路701と、その検波レベルをデジタル信号に変換するA/D変換器702と、このA/D変換器702の出力信号を基に利得値を設定する制御ロジック回路703と、この制御ロジック回路703から出力される利得値データをアナログ信号に変換するD/A変換器704と、このD/A変換器704の出力信号に応じてアナログ可変利得増幅器57の利得値を制御する利得制御回路705とから形成され、フィードバック制御を行う構成となっている。なお、利得制御回路705は、低雑音増幅器53やミキサ回路54の各利得値を制御する場合もある。
【0048】
デジタルAGCループは、FIRフィルタ601の出力信号、即ちデジタル可変利得増幅器602の入力信号の信号強度(信号レベル)を検出する電力検出回路706と、この電力検出回路706の検出値を基に利得値を設定する制御ロジック回路703と、この制御ロジック回路703から出力される利得値データに応じてデジタル可変利得増幅器602の利得値を制御する利得制御回路707とから形成され、フィードフォワード制御を行う構成となっている。
【0049】
上記構成の第2実施形態に係る低IF方式の受信回路においても、先述した第1実施形態に係るダイレクトコンバージョン方式の受信回路の場合と同様に、デジタルAGCループに高速でかつ急峻な遮断特性を持つIIRフィルタ604を用いるとともに、当該デジタルAGCループをフィードフォワード制御とした構成を採ることで、隣接チャネル・次隣接チャネルに存在する妨害波による干渉を受けた場合においても、大きな遅延特性をもつFIRフィルタ601の影響を受けずにデジタル可変利得増幅器602の利得値を高速に設定できるため、AGCのセットアップの高速化を図ることができる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速でかつ急峻な遮断特性を持つIIRフィルタを用いてデジタルAGCループを形成するとともに、当該デジタルAGCをフィードフォワード制御としたことにより、隣接チャネル・次隣接チャネルに存在する妨害波による干渉を受けた場合であっても、大きな遅延特性をもつFIRフィルタの影響を受けずに高速かつ高精度にて自動利得制御を行うことができるため、AGCのセットアップの高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る受信回路を用いたダイレクトコンバージョン方式の受信機の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る受信回路を用いた低IF方式の受信機の構成を示すブロック図である。
【図3】第1従来例に係るダイレクトコンバージョン受信機の構成を示すブロック図である。
【図4】第2従来例に係るダイレクトコンバージョン受信機の構成を示すブロック図である。
【図5】IEEE802.11aのトレーニングシンボルの構成を示す図である。
【符号の説明】
14i,14q,54…ミキサ回路、17i,17q…アナログLPF(ローパスフィルタ)、18i,18q,57…アナログ可変利得増幅器、20,60…デジタル部、30,70…AGC部、56…アナログBPF(バンドパスフィルタ)、201i,201q,601…FIRフィルタ、202i,202q,602…デジタル可変利得増幅器、203,603…復調部、204i,204q,604…IIRフィルタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiving circuit of a wireless communication system such as a wireless LAN and a mobile phone and a wireless communication device using the same, and is particularly suitable for use in a system requiring a high-speed AGC (Automatic Gain Control) circuit such as IEEE802.11a. The present invention relates to a receiving circuit and a wireless communication device using the same.
[0002]
[Prior art]
Reception methods in a wireless communication system are roughly divided into a superheterodyne method in which a received high-frequency signal is frequency-converted into an intermediate frequency signal and processed, and a direct conversion method in which a received high-frequency signal is directly frequency-converted into a baseband signal and processed. Separated. Among these receiving systems, the direct conversion receiver (hereinafter referred to as a direct conversion receiver) is different from the superheterodyne receiver in that external components are eliminated by an IF (intermediate frequency) stage, which is unnecessary. Therefore, it is suitable for multi-band, multi-mode receivers, etc. because of its low cost because of its small size and its relatively simple circuit configuration. For these reasons, direct conversion receivers have recently been used in many wireless communication systems.
[0003]
FIG. 3 shows a configuration of a direct conversion receiver according to a conventional example (first conventional example). In FIG. 1, a high-frequency signal received by an
[0004]
The
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
By the way, in recent years, with the increase in signal transmission speed and the tightness of frequency resources, there is a tendency that the bandwidth of a signal is increased and the channel interval is narrowed. As described above, as the signal bandwidth increases, the
[0008]
As a measure for solving the problem of widening the bandwidth of the
[0009]
In the direct conversion receiver according to the second conventional example, an FIR (Finite Impulse Response; finite impulse response)
[0010]
When there is a signal that interferes with a channel adjacent to the desired channel (hereinafter, referred to as an adjacent channel signal), the
[0011]
Automatic gain control of the
[0012]
The analog AGC loop includes a
[0013]
The digital AGC loop includes a
[0014]
As described above, in the direct conversion receiver according to the second conventional example, in order to solve the problem of widening the bandwidth of the
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to obtain a steep cutoff characteristic with the
[0016]
An increase in the setup time of the AGC in this manner results in deterioration of reception quality in communication in a packet mode such as IEEE802.11a which is a wireless LAN specification. FIG. 5 shows a configuration of a training symbol of IEEE802.11a. The first 8 μsec period of the packet is called a short preamble, and it is necessary to set up the AGC during this period. If the AGC is not set up correctly during the short preamble period, a packet error may occur because the signal level cannot be set correctly.
[0017]
As is apparent from the above description, in the receiving circuit having the configuration including the digital AGC loop, especially when an interference signal exists in the adjacent channel of the desired channel or the next adjacent channel, the AGC is performed by the delay characteristics of the FIR filters 201i and 201q. For example, there is a problem that the reception quality is deteriorated in the packet mode communication because the setup time of the packet becomes long.
[0018]
The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose thereof is to perform automatic gain control at high speed and with high accuracy even when interference is caused by a signal present in an adjacent channel or a next adjacent channel. It is an object of the present invention to provide a receiving circuit that can perform the operation and a wireless communication device using the same.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A receiving circuit according to the present invention comprises an analog filter for extracting a signal of a desired channel (desired band) from a signal obtained by frequency-converting a received signal, and an analog variable gain amplifying means for adjusting the amplitude of the signal extracted by the analog filter. A / D conversion means for converting an output signal of the analog variable gain amplifying means into a digital signal, an FIR filter for extracting a signal of a desired channel from the output signal of the A / D conversion means, and an FIR filter for extracting the signal of the desired channel. Digital variable gain amplifying means for adjusting the amplitude of the received signal, an IIR (Infinite Impulse Response) filter for extracting a signal of a desired channel from an output signal of the A / D conversion means, and an IIR filter extracted from the IIR filter. Digital variable gain amplifying means according to signal strength It has a configuration that includes a feed-forward control means for adjusting the gain value. This receiving circuit is used as a signal processing unit for processing a signal obtained by frequency conversion, that is, a baseband unit or a low IF unit, in a wireless communication device employing a direct conversion system or a low IF system.
[0020]
In the receiving circuit having the above configuration or a wireless communication apparatus using the same, the FIR filter is a digital filter having an impulse response that is nonzero only for a finite length, and is used to select a desired channel in combination with an analog filter. In addition to obtaining the necessary cut-off characteristics, the signal of the channel adjacent to the desired channel is reduced to a desired level. On the other hand, the IIR filter is a digital filter having an impulse response that lasts indefinitely, and although group delay distortion occurs as compared with the FIR filter, a steep cutoff characteristic can be obtained with a small number of stages and the delay time is short. Using the IIR filter, a signal of a desired channel is extracted, and gain control (feedforward control) of the digital variable gain amplifying means is performed in accordance with the signal strength, whereby interference is caused by a signal present in an adjacent channel or a next adjacent channel. Even if it is received, the gain value of the digital variable gain amplifying means can be set at high speed without being affected by the FIR filter having a large delay characteristic.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication device using a receiving circuit according to a first embodiment of the present invention, for example, a direct conversion type receiver.
[0023]
In FIG. 1, a high-frequency signal received by an
[0024]
The mixer circuit 14i obtains a baseband I (in-phase) signal by mixing the input high-frequency signal with a local signal having a phase difference of 0 °. The mixer circuit 14q obtains a baseband Q (quadrature) signal by mixing the input high-frequency signal with a local signal having a phase difference of 90 °. The I and Q signals are supplied to
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
Here, the reason that the FIR filters 201i and 201q are used as the digital filters of the demodulation system is that even if the frequency of the input signal is different, the FIR filters 201i and 201q show the same delay characteristic for each frequency and have small group delay distortion. is there. The FIR filters 201i and 201q only need to have passband characteristics and delay characteristics sufficient for performing a demodulation operation.
[0028]
In the
[0029]
On the other hand, the IIR filters 204i and 204q are digital filters having an impulse response that continues indefinitely, and although group delay distortion occurs as compared with the FIR filters 201i and 201q, a steep cutoff characteristic can be obtained with a small number of stages. Moreover, the delay time is small (high speed). As an example, while the FIR filters 201i and 201q have a large delay time of about several μsec to several tens of μsec, the delay time of the IIR filters 204i and 204q are as small as about several tens to several hundreds of nsec.
[0030]
Automatic gain control of the
[0031]
The analog AGC loop includes a
[0032]
The digital AGC loop includes a
[0033]
Next, the operation of the receiving circuit according to the first embodiment having the above configuration will be described. The high-frequency signal received by the
[0034]
The signals extracted by the
[0035]
The desired channel signals extracted by the FIR filters 201i and 201q are amplitude-adjusted by the digital
[0036]
The signals immediately before being input to the A / D converters 19i and 19q are also input to the
[0037]
The analog gain value set by the
[0038]
As described above, the respective gain values of the analog
[0039]
As described above, by employing a configuration in which the analog AGC loop and the digital AGC loop are used in combination, even if the cutoff frequency of the
[0040]
Moreover, in the receiving circuit of the direct conversion system according to the first embodiment, the IIR filters 204i and 204q having high-speed and steep cutoff characteristics are used for the digital AGC loop, and the digital AGC loop is set to the feedforward control. Is adopted, the digital
[0041]
[Second embodiment]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication device using a receiving circuit according to a second embodiment of the present invention, for example, a low-IF receiver.
[0042]
In FIG. 2, a high-frequency signal received by an
[0043]
The
[0044]
The
[0045]
In the
[0046]
Automatic gain control of the
[0047]
The analog AGC loop includes a detection circuit 701 for level detection of an output signal of the analog
[0048]
The digital AGC loop includes a
[0049]
In the low-IF receiving circuit according to the second embodiment having the above-described configuration, the digital AGC loop is provided with a high-speed and steep cutoff characteristic as in the case of the direct-conversion receiving circuit according to the first embodiment. By using the
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a digital AGC loop is formed using an IIR filter having a high-speed and steep cutoff characteristic, and the digital AGC is subjected to feedforward control. Even when interference is caused by an interference wave existing in an adjacent channel, automatic gain control can be performed at high speed and with high accuracy without being affected by an FIR filter having a large delay characteristic. Can be speeded up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a direct conversion type receiver using a receiving circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a low-IF receiver using a receiving circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a direct conversion receiver according to a first conventional example.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a direct conversion receiver according to a second conventional example.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a training symbol of IEEE802.11a.
[Explanation of symbols]
14i, 14q, 54: Mixer circuit, 17i, 17q: Analog LPF (low-pass filter), 18i, 18q, 57: Analog variable gain amplifier, 20, 60: Digital section, 30, 70: AGC section, 56: Analog BPF ( Band-pass filters), 201i, 201q, 601: FIR filters, 202i, 202q, 602: digital variable gain amplifiers, 203, 603: demodulators, 204i, 204q, 604: IIR filters
Claims (8)
前記アナログフィルタで取り出された信号の振幅を調整するアナログ可変利得増幅手段と、
前記アナログ可変利得増幅手段の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、
前記A/D変換手段の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すFIRフィルタと、
前記FIRフィルタで取り出された信号の振幅を調整するデジタル可変利得増幅手段と、
前記A/D変換手段の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すIIRフィルタと、
前記IIRフィルタで取り出された信号の強度に応じて前記デジタル可変利得増幅手段の利得値を調整するフィードフォワード制御手段と
を備えたことを特徴とする受信回路。An analog filter for extracting a signal of a desired channel from a signal obtained by frequency-converting a received signal;
Analog variable gain amplifying means for adjusting the amplitude of the signal extracted by the analog filter,
A / D conversion means for converting an output signal of the analog variable gain amplification means into a digital signal;
An FIR filter for extracting a signal of a desired channel from an output signal of the A / D conversion means;
Digital variable gain amplifying means for adjusting the amplitude of the signal extracted by the FIR filter;
An IIR filter for extracting a signal of a desired channel from an output signal of the A / D conversion means;
A receiving circuit comprising: a feedforward control unit that adjusts a gain value of the digital variable gain amplifying unit according to the strength of a signal extracted by the IIR filter.
前記アナログ可変利得増幅手段の出力信号に含まれる希望チャネルの信号レベルに応じて当該アナログ可変利得増幅手段の利得値を調整するフィードバック制御手段
を備えたことを特徴とする受信回路。The receiving circuit according to claim 1, further comprising:
A receiving circuit comprising feedback control means for adjusting a gain value of the analog variable gain amplifying means according to a signal level of a desired channel included in an output signal of the analog variable gain amplifying means.
ことを特徴とする請求項1記載の受信回路。The receiving circuit according to claim 1, wherein the signal obtained by performing the frequency conversion is a baseband signal.
ことを特徴とする請求項1記載の受信回路。2. The receiving circuit according to claim 1, wherein the signal obtained by the frequency conversion is a low intermediate frequency signal.
前記周波数変換手段で周波数変換された信号を処理する信号処理部と、
前記信号処理部で処理された信号を復調する復調手段とを備え、
前記信号処理部は、
前記周波数変換手段で周波数変換された信号から希望チャネルの信号を取り出すアナログフィルタと、
前記アナログフィルタで取り出された信号の振幅を調整するアナログ可変利得増幅手段と、
前記アナログ可変利得増幅手段の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、
前記A/D変換手段の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すFIRフィルタと、
前記FIRフィルタで取り出された信号の振幅を調整するデジタル可変利得増幅手段と、
前記A/D変換手段の出力信号から希望チャネルの信号を取り出すIIRフィルタと、
前記IIRフィルタで取り出された信号の強度に応じて前記デジタル可変利得増幅手段の利得値を調整するフィードフォワード制御手段とを有する
ことを特徴とする無線通信装置。Frequency conversion means for performing frequency conversion of a high-frequency signal received by the antenna,
A signal processing unit that processes the signal whose frequency has been converted by the frequency conversion unit,
Demodulating means for demodulating the signal processed by the signal processing unit,
The signal processing unit,
An analog filter that extracts a signal of a desired channel from the signal whose frequency has been converted by the frequency conversion unit,
Analog variable gain amplifying means for adjusting the amplitude of the signal extracted by the analog filter,
A / D conversion means for converting an output signal of the analog variable gain amplification means into a digital signal;
An FIR filter for extracting a signal of a desired channel from an output signal of the A / D conversion means;
Digital variable gain amplifying means for adjusting the amplitude of the signal extracted by the FIR filter;
An IIR filter for extracting a signal of a desired channel from an output signal of the A / D conversion means;
A wireless communication apparatus comprising: a feedforward control unit configured to adjust a gain value of the digital variable gain amplifying unit in accordance with an intensity of a signal extracted by the IIR filter.
前記アナログ可変利得増幅手段の出力信号に含まれる希望チャネルの信号レベルに応じて当該アナログ可変利得増幅手段の利得値を調整するフィードバック制御手段を有する
ことを特徴とする請求項5記載の無線通信装置。The signal processing unit further includes:
6. The radio communication apparatus according to claim 5, further comprising feedback control means for adjusting a gain value of the analog variable gain amplifying means in accordance with a signal level of a desired channel included in an output signal of the analog variable gain amplifying means. .
ことを特徴とする請求項5記載の無線通信装置。The wireless communication device according to claim 5, wherein the frequency conversion unit frequency-converts the high-frequency signal into a baseband signal.
ことを特徴とする請求項5記載の無線通信装置。6. The wireless communication apparatus according to claim 5, wherein the frequency conversion unit frequency-converts the high-frequency signal to a low intermediate frequency signal.
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