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JP2000508497A - 符号分割多元接続方式の携帯端末機における外部干渉信号除去回路 - Google Patents

符号分割多元接続方式の携帯端末機における外部干渉信号除去回路

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JP2000508497A JP52030998A JP52030998A JP2000508497A JP 2000508497 A JP2000508497 A JP 2000508497A JP 52030998 A JP52030998 A JP 52030998A JP 52030998 A JP52030998 A JP 52030998A JP 2000508497 A JP2000508497 A JP 2000508497A
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Abstract

(57)【要約】 受信端と低雑音増幅器とを備える符号分割多元接続(CDMA)方式の携帯端末機で受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を実質的に除去する回路は、前記受信端と低雑音増幅器との間に作動可能に接続された複数の減衰器と、前記複数の減衰器と受信端との間にそれぞれ作動可能に接続された複数のスイッチと、前記受信端に作動可能に接続されて前記受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、前記複数のスイッチと干渉検出部との間に作動可能に接続され、前記干渉検出部に応答してスイッチング信号を発生して少なくとも一つの前記減衰器に応じて前記受信した無線通信信号と連関する利得を変更するように前記少なくとも一つの検出された干渉信号に応じて少なくとも一つの前記スイッチを選択するスイッチ駆動部と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 符号分割多元接続方式の携帯端末機における外部干渉信号除去回路 発明の背景 1.発明の属する技術分野 本発明は、ディジタル通信システムにおける符号分割多元接続(Code Divis ion Multiple Access:CDMA)方式の携帯端末機に関し、特に、その外部干 渉信号を取り除くことのできる回路に関する。 2.関連する技術についての説明 一般に、ディジタル通信システムは、CDMAと、周波数変調方式のアドバン ストモバイルフォンサービス(AMPS;Advanced Mobile Phone Service)と 、で使えるように設計されている。通常、CDMAセルラーシステムでは、アナ ログ信号を受信できるように二重モードで用いられる。即ち、このシステムは、 CDMAモードだけでなく、AMPSモードでも使用することができる。しなし ながら、この場合、ディジタル信号の通信時にアナログ干渉信号によって呼がカ ットされたり、ディジタル信号の受信エラーが発生することがある。このような エラーは相互変調歪(Intermodulation distortion:IMD)と呼ばれるが、こ れはAMPS基地局付近にあるCDMA携帯端末機に影響を及ぼすことが多い。 つまり、強い外部干渉信号は、CDMA携帯端末機の低雑音増幅器に過負荷を発 生させて、IMD成分がCDMA周波数帯域に強い干渉を引き起こす。これによ り、通話状態がオフとなる。こうした外部干渉信号の影響を具体的に説明すると 、次の通りである。 受信した干渉信号は、従来のCDMA携帯端末機の低雑音増幅器を通して2次 及び3次高調波Eoを生成する。この高調波Eoは次式[1]により表現される 。 Eo=k1Ei+k2Ei2+k3Ei3 [1] 同一サイズの周波数の相異なる二重トーンが発生したと仮定すれば、前記二重 トーンは次式[2]の通りである。 Ei=A(cosω1t+cosω2t) [2] Eoは次式[3]のように表現することもできる。 Eo=k1A(cosω1t+cosω2t)+k22(cosω1t+cosω 2t)2+k33(cosω1t+cosω2t)3 =k22+k22(ω1−ω2)t+(k1A+9k33/4)cosω1t +(k1A+9k33/4)cosω2t+3k33/4cos(2ω1 −ω2)t+3k33/4cos(2ω2−ω1)t+k22cos(ω1 +ω2)t+k22/2cos2ω1t+k22/2cos2ω2t+3 k33/4cos(2ω1+ω2)t+3k33/4cos(2ω2+ω1 )t+k33/4cos3ω1t+k33/4cos3ω2t [3] この数式[3]のように、相異なる第1周波数F1と第2周波数F2を有する 二つの信号が増幅されるとき、2次と3次の混合形態の乗算により得られる積形 態の非線形要素が発生する。2次混合は2F1、2F2、F1+F2、F2−F 1であり、この混合成分信号は大部分のシステムの狭帯域から外れるので無視し てもよい。3次混合は2F1+F2、2F1−F2、2F2−F1、2F2+F 1であり、この混合成分信号は大部分のシステムの通過帯域でIMDをもたらす 。発明の概要 本発明の目的は、CDMA携帯端末機について、AMPS基地局により影響を 受ける領域(地域)内で、例えば呼がカッティングされるような通話エラーを防 止するか、少なくとも実質的に防止するために、AMPS基地局が生成する外部 干渉信号を除去するか、少なくとも実質的に除去する回路を提供することにある 。 一の本発明によれば、受信端と低雑音増幅器とを備える符号分割多元接続(C DMA)方式の携帯端末機で受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干 渉信号を実質的に除去する回路は、前記受信端と低雑音増幅器との間に作動可能 に接続された複数の減衰器と、前記複数の減衰器と受信端との間にそれぞれ作動 可能に接続された複数のスイッチと、前記受信端に作動可能に接続されて前記受 信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と 、前記多数のスイッチと干渉検出部との間に作動可能に接続され、前記干渉検出 部に応答してスイッチング信号を発生して少なくとも一つの前記減衰器に応じて 前記受信した無線通信信号と連関する利得を変更するように前記少なくとも一つ の検出された外部干渉信号に応じて少なくとも一つの前記スイッチを選択するス イッチ駆動部と、を備えている。 他の本発明によれば、受信端と低雑音増幅器とを備える符号分割多元接続(C DMA)方式の携帯端末機で受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干 渉信号を実質的に除去する回路は、前記受信端に作動可能に接続されて前記受信 した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、 前記干渉検出部に作動可能に接続されて前記干渉検出部に応答して制御電圧信号 を発生する制御電圧発生部と、相互誘導的に接続され、前記受信端と低雑音増幅 器との間に作動可能に接続されて前記制御電圧発生部の制御電圧信号に応答して 前記少なくとも一つの外部干渉信号を減衰する一対のキャパシタを含み、前記受 信端と低雑音増幅器との間及び前記制御電圧発生部に作動可能に接続される減衰 器と、を備えている。 さらに他の本発明によれば、受信端を備える符号分割多元接続(CDMA)方 式の携帯端末機で受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を実 質的に除去する回路は、前記受信端に作動可能に接続されて前記受信した無線通 信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、前記干渉検 出部に作動可能に接続される低雑音増幅器と、を備えている。前記低雑音増幅器 は、入力端と出力端を有する増幅器と、前記増幅器の出力端と入力端との間に作 動可能に接続された複数のスイッチと、前記複数のスイッチと前記増幅器の入力 端との間にそれぞれ作動可能に接続された複数のフィードバック抵抗と、を備え ている。少なくとも一つの外部干渉信号を実質的に除去する前記回路は、前記干 渉検出部と前記複数のスイッチとの間に作動可能に接続されて前記干渉検出部に より検出された外部干渉信号に応答してスイッチング信号を発生し、そのスイッ チング信号は前記複数のスイッチのうち少なくとも一つと前記多数のフィードバ ック抵抗のうち少なくとも一つを選択し、前記低雑音増幅器回路の増幅器は前記 受信した無線通信信号を低雑音で増幅するようになっているスイッチ駆動部をさ らに備えている。 そして、さらに他の本発明によれば、受信端を備える符号分割多元接続(CD MA)方式の携帯端末機で受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉 信号を実質的に除去する回路は、前記受信端に作動可能に接続されて前記受信さ れた無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、 前記干渉検出部に作動可能に接続されて前記干渉検出部が検出した少なくとも一 つの外部干渉信号に応答して制御電圧信号を発生する制御電圧発生部と、入力端 と出力端を有する増幅器と、前記増幅器の出力端と制御電圧発生部に作動可能に 接続された少なくとも一つの抵抗とを含み、前記制御電圧発生部と受信端に作動 可能に接続される低雑音増幅器と、を備えてなり、前記増幅器と連関する利得は 前記少なくとも一つの抵抗に印加された制御電圧信号と連関する制御電圧に応じ て可変とすることを特徴としている。 本発明の前述した及びその他の目的、特徴及び利点は、図面を参照しつつ実施 形態を説明した詳細な説明から明らかになる。図面の簡単な説明 図1は、IMD信号と周波数の関係を示したグラフである。 図2は、外部干渉信号が存在する場合に、1次及び3次信号の利得特性を示す グラフである。 図3は、本発明の第1実施形態であって、外部干渉信号を除去するCDMA携 帯端末機の一部構成を示すブロック図である。 図4は、本発明の第1実施形態による減衰回路の利得減衰率と制御電圧の関係 を示すグラフである。 図5は、本発明の第2実施形態であって、外部干渉信号を取り除くCDMA携 帯端末機の一部構成を示すブロック図である。 図6は、本発明の第2実施形態による減衰回路の利得減衰率と制御電圧の関係 を示すグラフである。 図7は、本発明の第3実施形態であって、外部干渉信号を取り除くCDMA携 帯端末機の一部構成を示すブロック図である。 図8は、本発明の第3実施形態による減衰回路の利得減衰率と制御電圧の関係 を示すグラフである。 図9は、本発明の第4実施形態であって、外部干渉信号を取り除くCDMA携 帯端末機の一部構成を示すブロック図である。 図10は、本発明の第4実施形態による減衰回路の利得減衰率と制御電圧の関 係を示すグラフである。好ましい実施形態に関する詳細な説明 図面において、同一の機能を示す要素には同一符号を使用し、発明の概念説明 に必須的でない要素に対する具体的な説明は省略する。 本発明では、IMD信号を検出するために二つの要素を考慮する。その一つは 受信電界強度(received signal strength indicator:以下、RSSIという) であり、他の一つは順方向通話チャネルにおける第2サービスオプションによる フレームエラー率(frame error rate:以下、FERという)である。前記第2 サービスオプションは、端末機のループバックサービスオプションのための標準 である。前記FERは%で表示し、“1−(良好な受信フレーム/全体受信フレ ーム)”で計算する。前記RSSIは、送信機から受信機へ伝送する際の信号電 力の自然損失を考慮したものである。この自然損失には、経路損失又は自由空間 減衰、吸収、フェーディング(fading)自由空間減衰、大気の吸収などがある。 数式[4]〜[9]は、送信機から受信機へ伝送される信号電力に関する式であ って、AMPS基地局から外部干渉信号を除去するためのRSSI及びFERを 提供する。受信アンテナにおける電力密度Prは次式のように表現する。 Pr=Pt/(4πd2) [4] ここで“Pt”は伝送機が発生した信号のレベルを示し、“d”は送信機と受 信機の距離を示す。受信アンテナで受信した電力PArは次式のように表現する 。 PAr=Pr×Aea [5] ここでAeaは有効領域を示すが、これはアンテナ利得Gとλ/4πに比例す る。このアンテナ利得Gは次式のように表現する。 G=η(4π/λ2)Aea [6] ここでηは利得を示す。前記受信アンテナで受信した電力PArは次式の通り である。 PAr=(Pt/(4πd2))×(c2/4πf2) =(c/4πfd)×Pt [7] ここでAea/Gはc2/4πf2であり、“d”の単位はキロメートルであり 、 “f”の単位はメガヘルツである。送信機から受信機に伝送する信号の利得は次 式のように表現する。 PAr/Pt=(c/4π)2(1/d2)(1/f2) [8] 空間損失Lをデシベル表示すると次式のようになる。 L(dB)=32.44+20Log(dkm)+20Log(fMHz) [9] 二重トーン干渉に対する3次のIMD信号は、図1で示すように、受信機の通 過帯域幅内に位置する。前記3次のIMDは、入力端でIIP3(input third o rder intercept point)を検出すれば測定することができるが、この方法では低 雑音増幅器に影響を及ぼす。前記IIP3は、二重トーン信号に対して1次信号 の利得特性と3次信号の利得特性を定義したものである。1次信号を増加させる と、低雑音増幅器の特性により入力レベルが増加して飽和状態となる。 図2を参照すると、前記IMD信号は、1次信号の1dB増加に対して3dB 程度増加することが分かる。すなわち、スロープは1/3である。したがって、 このように外部干渉によりIMDが増加すると受信信号が損なわれるので、ディ ジタルセルラーシステムでは所望の情報を受信することができない。このような 外部干渉信号を減衰するためには、低雑音増幅器に入力される信号を減衰させる 必要がある。 図3で示すように、本発明のCDMA携帯端末機は、電圧を多段階制御する利 得可変型の減衰回路と、アンテナ11と、アンテナ11に作動可能に接続された デュプレクサ18と、雑音の発生を減少させるとともに受信信号を一定レベルに 増幅する低雑音増幅器13とを備えている。前記減衰回路は、低雑音増幅器13 の入力端に作動可能に接続した複数の減衰器121〜12nと、複数の減衰器1 21〜12nの入力端とデュプレクサ18との間にそれぞれ作動可能に接続した 複数のスイッチ211〜21nと、スイッチ211〜21nとデュプレクサ18 に作動可能に接続されてアンテナ11に入力される信号の干渉程度を検出する干 渉検出部15と、スイッチ211〜21nと干渉検出部15に作動可能に接続さ れて前記検出された干渉程度に応じて減衰量を決めて少なくとも一つのスイッチ 211〜21nを選択してスイッチング信号を発生するスイッチ駆動部14と、 を備えている。 干渉検出部15は、RSSIと、パイロットチャネル、シンクチャネル、ペー ジングチャネル、順方向チャネル及び電力制御部チャネルに対する擬似雑音チッ プ当たりの平均伝送エネルギーの比率(Ec/Io)と、順方向通話チャネルに おける第2サービスオプションによるFERなどに応じて干渉程度を判断する。 スイッチ211〜21nは、この干渉検出部15の検出結果に応じて選択的にタ ーンオン状態となり、低雑音増幅器13の前端(入力端前)における利得を変化 させる。利得減衰率は、図4で示すように、制御電圧に対して階段状に増加する 。 図3で示すような減衰器121〜12nとスイッチ211〜21nを用いる第 1実施形態に対して、本発明の第2実施形態は、図5で示すように、ピンダイオ ードを用いて利得設定を行う。この実施形態において、減衰器25は、デュプレ クサ18と低雑音増幅器13の入力端との間に接続されたインダクタコイル(λ /4)Lと、キャパシタC1,C2を通してそれぞれ接続されるピンダイオード D1,D2と、各キャパシタC1,C2とピンダイオードD1,D2との接続点 と制御電圧発生部23との間に接続された抵抗R1,R2とで構成される。制御 電圧発生部23では、干渉検出部15による検出結果に応じて所定の制御電圧V tを発生してキャパシタC1,C2とピンダイオードD1,D2の接続点に印加 する。図6で示すように、デュプレクサ18から低雑音増幅器13の入力端に伝 送される信号は、ピンダイオードD1,D2を介して接地端に接続してあるキャ パシタC1,C2によって減衰される。ピンダイオードD1,D2は、制御電圧 Vtが増加すると流入する電流量が増加するので、順抵抗値が低くなる。減衰器 25の利得減衰率は、図6で示すように、制御電圧の増加に応じて連続的に増加 する。 本発明の第3実施形態は、図7で示すように、低雑音増幅機能を提供するトラ ンジスタを備えており、そのトランジスタのフィードバック抵抗がスイッチング することにより変化して利得が変わる。具体的には、低雑音増幅器52はベース 端子、コレクタ端子及びエミッタ端子を有する増幅用トランジスタTRを備えて いる。前記コレクタ端子は、複数のスイッチ311〜31nの一端に作動可能に 接続される。スイッチ311〜31nの他端は、複数の抵抗R3〜Rnの一端に それぞれ作動可能に接続される。抵抗R3〜Rnの他端は、トランジスタTRの ベース端子に作動可能に接続される。前記エミッタ端子は接地接続してある。ス イッチ311〜31nは、デュプレクサ18、スイッチ駆動部35及び抵抗R3 〜Rnに作動可能に接続された干渉検出部15の干渉測定結果に応じてスイッチ 駆動部35か発生したスイッチング信号に応答してそれぞれ選択的にターンオン 状態となる。このようにフィードバック抵抗を変更することにより増幅度を調整 して所望の減衰効果が得られる。図7の低雑音増幅器52の利得減衰率は、図8 で示すように制御電圧に対して階段状に増加する。 CDMA携帯端末機に関する本発明の第4実施形態は、図9で示すように、低 雑音増幅器50にトランジスタTRを採用して低雑音増幅機能を提供する。しか しながら、この場合、図8で示すように、利得が階段状に設定される図7の第3 実施形態と比べると、利得は制御電圧に対して連続的に変化する。制御電圧Vt は、干渉検出部15の干渉測定結果に応じてトランジスタTRの負荷抵抗RAを 通して干渉検出部15と低雑音増幅器50との間に作動可能に接続された制御電 圧発生部24から供給される。抵抗RBは、トランジスタTRのコレクタとベー ス端子との間のフィードバックを提供する。エミッタ端子は接地接続してある。 ソース電圧、すなわち、制御電圧Vtを低めることによりトランジスタTRの利 得を減少させうるので、制御電圧Vtを制御して前記利得を調整する。低雑音増 幅器50の利得減衰率は、図10で示すように、制御電圧に対して連続的に増加 する。 上述した減衰回路を備える本発明のCDMA端末機は、AMPS基地局から発 生した外部干渉信号を実質的に除去してCDMA信号のみをCDMA携帯端末機 で処理することができる。その結果、AMPS基地局の領域で干渉により発生す る通信エラーを実質的に防止することができる。 以上、本発明の実施形態を図面を参照して説明したが、本発明はこの特定の実 施形態に限るものでなく、各種の変形及び修正が本発明の範囲を逸脱しない限り 該当分野における通常の知識を持つ者により可能である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.受信端と低雑音増幅器を備える符号分割多元接続(CDMA)方式の携帯端 末機で受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を実質的に除去 する回路において、 前記受信端と低雑音増幅器との間に作動可能に接続された複数の減衰器と、 前記複数の減衰器と受信端との間にそれぞれ作動可能に接続された複数のス イッチと、 前記受信端に作動可能に接続されて前記受信した無線通信信号から少なくと も一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、 前記複数のスイッチと干渉検出部との間に作動可能に接続され、前記干渉検 出部に応答してスイッチング信号を発生して少なくとも一つの前記減衰器に応じ て前記受信した無線通信信号と連関する利得を変更するように前記少なくとも一 つの検出した干渉信号に応じて少なくとも一つの前記スイッチを選択するスイッ チ駆動部と、を備えることを特徴とする回路。 2.前記回路と連関する利得減衰率は、段階的に増加することを特徴とする請求 の範囲第1項に記載の回路。 3.受信端と低雑音増幅器を備える符号分割多元接続(CDMA)方式の携帯端 末機で受信した無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を実質的に除去 する回路において、 前記受信端に作動可能に接続されて前記受信した無線通信信号から少なくと も一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、 前記干渉検出部に作動可能に接続されて前記干渉検出部に応答して制御電圧 信号を発生する制御電圧発生部と、 相互誘導的に接続され、前記受信端と低雑音増幅器との間に作動可能に接続 されて前記制御電圧発生部の制御電圧信号に応答して前記少なくとも一つ の外部干渉信号を減衰する一対のキャパシタを含み、前記受信端と低雑音増幅器 との間及び前記制御電圧発生部に作動可能に接続される減衰器と、を備えること を特徴とする回路。 4.前記減衰器は、前記一対のキャパシタと接地端との間にそれぞれ作動可能に 接続された一対のピンダイオードをさらに備えており、前記一対のピンダイオー ドとそれぞれ連関する抵抗値は前記制御電圧信号と連関する電圧の増加に応答し て減少し、前記キャパシタとダイオードとの各対を通じて流れる電流は増加する ようになっていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の回路。 5.一対の抵抗は、各キャパシタとダイオードとの対の接続点と前記制御電圧発 生部との間にそれぞれ作動可能に接続してあることを特徴とする請求の範囲第4 項に記載の回路。 6.前記減衰器と連関する利得減衰率は、前記制御電圧信号の制御電圧の変動に 応答して変化するようになっていることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の 回路。 7.受信端を備える符号分割多元接続(CDMA)方式の携帯端末機で受信した 無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を実質的に除去する回路におい て、 前記受信端に作動可能に接続されて前記受信した無線通信信号から少なくと も一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、 入力端と出力端とを有する増幅器と、前記増幅器の出力端と入力端との間に 作動可能に接続された複数のスイッチと、前記複数のスイッチと前記増幅器の入 力端との間にそれぞれ作動可能に接続された複数のフィードバック抵抗とを有し 、前記干渉検出部に作動可能に接続される低雑音増幅器と、 前記干渉検出部と前記複数のスイッチとの間に作動可能に接続されて前記干 渉検出部により検出された外部干渉信号に応答してスイッチング信号を発生し、 このスイッチング信号が前記複数のスイッチのうちの少なくとも一つと前記複数 のフィードバック抵抗のうちの少なくとも一つとを選択することで前記低雑音増 幅器の増幅器が前記受信した無線通信信号を低雑音で増幅す るようになっているスイッチ駆動部と、を備えることを特徴とする回路。 8.前記増幅器は、演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲第7項に記載 の回路。 9.前記増幅器は、前記出力端に対してはコレクタ端子を、前記入力端に対して はベース端子を有することを特徴とする請求の範囲第7項に記載の回路。 10.前記回路と連関する利得減衰率は、段階的に増加することを特徴とする請 求の範囲第7項に記載の回路。 11.受信端を備える符号分割多元接続(CDMA)方式の携帯端末機で受信し た無線通信信号から少なくとも一つの外部干渉信号を実質的に除去する回路にお いて、 前記受信端に作動可能に接続されて前記受信した無線通信信号から少なくと も一つの外部干渉信号を検出する干渉検出部と、 前記干渉検出部に作動可能に接続されて前記干渉検出部が検出した少なくと も一つの外部干渉信号に応答して制御電圧信号を発生する制御電圧発生部と、 入力端と出力端を有する増幅器と、前記増幅器の出力端と制御電圧発生部に 作動可能に接続された少なくとも一つの抵抗と、を含み、前記制御電圧発生部と 受信端に作動可能に接続される低雑音増幅器と、を備えており、 前記増幅器と連関する利得は、前記少なくとも一つの抵抗に印加された制御 電圧信号と連関する制御電圧に応じて変化することを特徴とする回路。 12.前記増幅器は、演算増幅器であることを特徴とする請求の範囲第11項に 記載の回路。 13.前記増幅器は、前記出力端に対してはコレクタ端子を、前記入力端に対し てはベース端子を有することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の回路。 14.前記回路と連関する利得減衰率は、前記制御電圧信号の制御電圧の変動に 応答して実質的に連続的に変化することを特徴とする請求の範囲第11項に記載 の回路。
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