JP2007129466A - Device and method for dc offset elimination - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信における受信機が有するDCオフセット除去装置及びDCオフセット除去方法に関し、主としてダイレクトコンバージョン方式の無線部を搭載するデジタル移動体通信の受信機に用いられるDCオフセット除去装置及びDCオフセット除去方法に関する。 The present invention relates to a DC offset removal apparatus and a DC offset removal method possessed by a receiver in wireless communication, and mainly relates to a DC offset removal apparatus and a DC offset removal used in a digital mobile communication receiver equipped with a direct conversion type wireless unit. Regarding the method.
近年の移動体通信端末の特徴として、端末の急速な小型化が挙げられる。端末の小型化は、主に技術革新に伴う内部部品点数の削減や部品の小型化、または消費電力削減による電池容量・体積の削減によるものである。ところで、部品点数の削減は、処理そのものを削減することではなく、移動体通信における受信信号処理では、従来アナログ信号処理として行われる処理をDSP(Digital Signal Processor)によるデジタル信号処理に置き換えることでも実現可能である。例えば、RF−ICは、従来用いられていたスーパーヘテロダイン方式から部品小型が可能なダイレクトコンバージョン方式への移行が進んでいる。 A feature of recent mobile communication terminals is the rapid miniaturization of terminals. The downsizing of terminals is mainly due to a reduction in battery capacity and volume due to a reduction in the number of internal parts due to technological innovation, miniaturization of parts, or reduction in power consumption. By the way, the reduction in the number of parts is not realized by reducing the processing itself, but in the received signal processing in mobile communication, the processing conventionally performed as analog signal processing is replaced by digital signal processing by a DSP (Digital Signal Processor). Is possible. For example, in RF-IC, a transition from a conventionally used superheterodyne system to a direct conversion system capable of miniaturizing components is progressing.
ダイレクトコンバージョン方式は、送受信電波の搬送波周波数のRF信号からベースバンド信号へ直接変換する受信方式である。 既存のスーパーヘテロダイン方式における受信部のIF(中間周波)及びその生成に必要な狭帯域フィルタや中間周波の数だけ必要な発振器を必要としないので、回路の部品点数の大幅な削減による小型化が可能となるのが特徴である。 The direct conversion method is a reception method that directly converts an RF signal having a carrier frequency of transmitted / received radio waves into a baseband signal. In the existing superheterodyne system, the IF (intermediate frequency) of the receiver and the narrowband filters necessary for the generation and oscillators required for the number of intermediate frequencies are not required, so the size can be reduced by greatly reducing the number of circuit components. It is a feature that makes it possible.
一方で、ダイレクトコンバージョン方式は、DCオフセットによる性能制約を持っている。このDCオフセットは、ミキサからアンテナ側に漏れたローカル信号の一部が、再びローカル信号と自己混合され、周波数0Hzにダウンコンバージョンされるために発生する。また、ローカル信号の一部がアンテナにより外部に放出され、移動体からの反射波が再び受信されてローカル信号と自己混合する場合は、時変的なDCオフセットが生じる。 On the other hand, the direct conversion method has a performance restriction due to DC offset. This DC offset occurs because a part of the local signal leaking from the mixer to the antenna side is self-mixed again with the local signal and down-converted to a frequency of 0 Hz. In addition, when a part of the local signal is emitted to the outside by the antenna and the reflected wave from the moving body is received again and self-mixed with the local signal, a time-varying DC offset occurs.
特許文献1には、移動体携帯端末またはその受信機において、ダイレクトコンバージョン方式で課題となるDCオフセット除去方法が開示されている。
図12は、上記特許文献1に記載の無線受信機に組み込まれたDCオフセット除去装置の構成を示す図であり、主に、AGC出力のDCオフセット過渡応答成分による受信性能の劣化を、システムの許容範囲内に抑制可能な無線機を提供することを主たる目的としている。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a DC offset removal apparatus incorporated in the wireless receiver described in
図12において、無線受信機は、受信を行うアンテナ10とRF信号を増幅するLNA(低雑音増幅器)11と、増幅されたRF信号をローカル信号を用いて直接ベースバンド信号へ復調する直交復調器12と、ローパスフィルタ13と、ベースバンド信号を増幅するAGC14と、増幅されたベースバンド信号をフィードバック制御するDCオフセットキャンセラ15と、復調部16と、少なくともLNA11の利得を制御する利得制御部17と、を備え、利得制御部は、増幅されたベースバンド信号強度を検出する信号強度検出部18と、この信号強度を元に、LNAの予め設定された複数の利得から所望の利得を選択する利得選択部19と、この選択された所望の利得に切替えるタイミングを制御するタイミング制御部20と、このタイミングに応じて、LNA用利得制御信号の生成間隔を変動させる利得制御信号発生部21とを備えて構成される。
In FIG. 12, a radio receiver includes an
上記DCオフセット除去機能を備えた受信機を用いることで、受信機のA/D変換器の入力でアナログ処理回路で発生するDCオフセットを低減できるので、A/D変換器の入力範囲超えによる信号歪みを防ぐことができる。さらに、AC結合を用いないので、DCオフセットの時間変化の過渡応答の影響を受けない良好な通信を行うことが可能であることが示されている。
上述したように、ダイレクトコンバージョン受信機において発生するステップ状のDCオフセットは、その発生タイミング及びステップ量を正確に抽出できなければ補正することが困難であるが、抽出のためには大規模なFIRフィルタが必要であり、さらに、大規模なFIRフィルタを用いたとしてもステップ発生タイミングの正確な推定が困難であるという課題が存在する。 As described above, it is difficult to correct the stepped DC offset generated in the direct conversion receiver unless the generation timing and step amount thereof can be accurately extracted. Further, there is a problem that a filter is necessary, and even if a large-scale FIR filter is used, it is difficult to accurately estimate the step generation timing.
しかしながら、このような従来のDCオフセット除去装置にあっては、デジタル部において検出・保持を行ったDCオフセット成分をフィードバックする回路が、D/A変換器の他に別途必要となるという問題があった。同様の理由で、D/A変換器の構成に合わせた回路の構築(カスタマイズ)が必要となるという問題があった。 However, such a conventional DC offset removing apparatus has a problem that a circuit that feeds back a DC offset component detected and held in the digital unit is required in addition to the D / A converter. It was. For the same reason, there is a problem that it is necessary to construct (customize) a circuit in accordance with the configuration of the D / A converter.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、A/D変換器又はD/A変換器を有するアナログベースバンド部において回路規模や消費電力・処理量増大を抑え、かつ時変的なDCオフセット除去が可能なDCオフセット除去装置及びDCオフセット除去方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and suppresses an increase in circuit scale, power consumption, and processing amount in an analog baseband unit having an A / D converter or a D / A converter, and is a time-varying DC. An object of the present invention is to provide a DC offset removing apparatus and a DC offset removing method capable of removing an offset.
本発明のDCオフセット除去装置は、受信信号に対し、指定した区間で振幅二乗を計算する信号振幅二乗計算手段と、前記信号振幅二乗計算の結果と前記受信信号の基準振幅値から振幅変動差を計算する信号振幅変動差計算手段と、前記振幅変動差計算の結果に対し、一定期間で区間平均又は移動平均により信号振幅差平均を計算する信号振幅差平均計算手段と、前記信号振幅差平均計算の結果に基づいてDCオフセット変化時刻を推定し、DCオフセット変化時刻推定値としてメモリに格納するDCオフセット変化時刻推定手段と、前記メモリに格納したDCオフセット変化時刻推定値に基づき、前記受信信号のDCオフセット補償を行うDCオフセット補償手段とを備える構成を採る。 The DC offset removing apparatus according to the present invention includes a signal amplitude square calculation unit that calculates an amplitude square in a specified section with respect to a received signal, an amplitude variation difference from a result of the signal amplitude square calculation and a reference amplitude value of the received signal. Signal amplitude fluctuation difference calculating means for calculating, signal amplitude difference average calculating means for calculating a signal amplitude difference average by a section average or a moving average over a certain period with respect to the result of the amplitude fluctuation difference calculation, and the signal amplitude difference average calculation DC offset change time is estimated on the basis of the result of the above, and DC offset change time estimation means for storing the DC offset change time in the memory as a DC offset change time estimate, and on the basis of the DC offset change time estimate stored in the memory, A configuration including DC offset compensation means for performing DC offset compensation is adopted.
本発明のDCオフセット除去方法は、受信信号に対し、指定した区間で振幅二乗を計算するステップと、前記信号振幅二乗計算の結果と受信信号の基準振幅値から振幅変動差を計算するステップと、前記振幅変動差計算の結果に対し、一定期間で区間平均又は移動平均により信号振幅差平均を計算するステップと、前記信号振幅差平均計算の結果に基づいてDCオフセット変化時刻を推定するステップと、前記DCオフセット変化時刻推定値に基づき、前記受信信号のDCオフセット補償を行うステップとを有する。 The DC offset removal method of the present invention includes a step of calculating an amplitude square in a specified section for a received signal, a step of calculating an amplitude variation difference from a result of the signal amplitude square calculation and a reference amplitude value of the received signal, A step of calculating a signal amplitude difference average by a section average or a moving average in a certain period with respect to the result of the amplitude fluctuation difference calculation, and a step of estimating a DC offset change time based on the result of the signal amplitude difference average calculation; Performing DC offset compensation of the received signal based on the estimated DC offset change time.
本発明によれば、A/D変換器やD/A変換器のカスタマイズを伴わず、デジタル回路のみを用いて受信信号の時変的なDCオフセットを補償処理を実現することができる。また、利用する処理は、本来の受信信号処理に必要な処理を利用することが可能であるため、回路規模の増大を抑えることができる。したがって、既存の処理を利用することで、消費電力・処理量増大を抑え、かつ時間的な変動のあるDCオフセット成分に対し、DCオフセット変動時刻の推定及び補償を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to realize a compensation process for a time-varying DC offset of a received signal using only a digital circuit without customization of an A / D converter or a D / A converter. Further, since the processing to be used can use processing necessary for original received signal processing, an increase in circuit scale can be suppressed. Therefore, by using the existing processing, it is possible to suppress the increase in power consumption and processing amount, and to estimate and compensate for the DC offset fluctuation time for the DC offset component having temporal fluctuation.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係るDCオフセット除去装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るDCオフセット除去装置は、主に移動体携帯端末に組み込まれるDCオフセット除去装置に適用した例である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a DC offset removing apparatus according to an embodiment of the present invention. The DC offset removal apparatus according to the present embodiment is an example applied to a DC offset removal apparatus mainly incorporated in a mobile mobile terminal.
図1において、DCオフセット除去装置100は、振幅二乗計算部101、信号振幅変動差計算部102、信号振幅差平均計算部103、DCオフセット変化時刻推定部104、DCオフセット値推定部105、減算回路106、及びメモリ107とを備えて構成される。また、201は受信信号、202は受信信号基準振幅値、203は振幅変動計算値、204は信号振幅差平均計算値である。さらに、205は差動演算結果、206はDCオフセット変動推定時刻T、207は平均回路制御信号、208はDCオフセット値、209はオフセット補償後受信信号である。
In FIG. 1, a DC
信号振幅二乗計算部101は、受信信号201に対し、指定した区間で振幅二乗計算を行う。
The signal amplitude
信号振幅変動差計算部102は、信号振幅二乗計算の結果と受信信号201の基準振幅である受信信号基準振幅値202とから振幅変動差計算を行い、振幅変動計算値203を出力する。
The signal amplitude fluctuation
信号振幅差平均計算部103は、振幅変動差計算の結果に対し、一定期間で区間平均又は移動平均により信号振幅差平均計算を行い、信号振幅差平均計算値204を出力する。
The signal amplitude difference
DCオフセット変化時刻推定部104は、信号振幅差平均計算の結果に基づき、DCオフセット変化時刻を推定し、推定したDCオフセット変動推定時刻TをDCオフセット変化時刻推定値206としてメモリ107に格納する。
The DC offset change time estimation unit 104 estimates the DC offset change time based on the result of the signal amplitude difference average calculation, and stores the estimated DC offset change estimated time T in the
DCオフセット値推定部105は、DCオフセット変化時刻推定部104で求めたDCオフセット変化時刻推定値206に基づいて受信信号のDCオフセット値208を推定する。
The DC offset
減算回路106は、DCオフセット値推定部105で推定されたDCオフセット値208を受信信号201に対して減算して受信信号のDCオフセット補償を行い、オフセット補償後受信信号209をメモリ107に格納する。
The
ここで、上記DCオフセット値推定部105及び減算回路106は、メモリ107に格納したDCオフセット変化時刻推定値206(DCオフセット変動推定時刻T)に基づき、受信信号201のDCオフセット補償を行うDCオフセット補償部108を構成する。
Here, the DC offset
メモリ107は、受信信号201、受信信号基準振幅値202、DCオフセット変化時刻推定値206、及び受信信号201に対しDCオフセットを補償した結果であるDCオフセット補償後受信信号209をそれぞれ格納する。
The
DCオフセット変化時刻推定部104は、振幅変動差計算部111、最大値回路112、及びカウンタ113を備えて構成される。
The DC offset change time estimation unit 104 includes an amplitude fluctuation
振幅変動差計算部111は、信号振幅差平均計算部103の結果に対し隣接した区間の計算結果をそれぞれ格納するレジスタ111aと、レジスタ111aに格納した隣接した期間の信号振幅差平均の差を求める差動演算回路111bとから構成される。
The amplitude fluctuation
最大値回路112は、差動演算回路111bにより計算した差のうち一定期間内の最大値を求める。カウンタ113は、最大値回路112において、差動演算回路111bの計算結果が最大となる区間を測定するためのカウンタである。
The
DCオフセット値推定部105は、比較回路121、カウンタ122、及び平均化回路123からなり、DCオフセット変化時刻推定結果に基づき、一定期間内の受信信号に対し、DCオフセット変化時刻以前の区間のDCオフセット及びDCオフセット変化時刻以降の区間のDCオフセットをそれぞれ算出する。
The DC offset
以下、上述のように構成されたDCオフセット除去装置100の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the DC
図2は、良好な受信状態における受信信号の振幅二乗和について説明する図、図3は、受信信号がGMSK変調方式で変調されている場合のコンスタレーション・チャートを説明する図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a sum of squared amplitudes of a received signal in a good reception state, and FIG. 3 is a diagram for explaining a constellation chart when the received signal is modulated by the GMSK modulation method.
受信信号201は、図示しない移動体携帯端末のアンテナで受信され、RF増幅器にて増幅され、A/Dコンバータにてデジタル変換された受信信号の時系列数値情報である。つまり、受信信号201は等化器による復調前の信号であり、I信号(InPhase:同相信号)及びQ信号(Quadrature:直交信号)から定義される。
The received
まず、1バースト等の一定期間単位でメモリ107に格納された受信信号201を、メモリ107から読み出し、振幅二乗計算部101においてI信号及びQ信号のレベルの二乗和を求める。受信環境が良好かつ受信信号の自動利得制御が十分に働いている場合は、I信号及びQ信号の二乗和は図2に示すように時間に対して一定レベルとなる。一例として、受信信号の変調方式がGMSK変調である場合、受信状態が良好である場合は、I信号及びQ信号のコンスタレーション・チャートにおけるシンボル分布は図3に示すようになる。
First, the received
時変的なDCオフセットがI信号及びQ信号にそれぞれ付加された場合、I信号・Q信号のレベルは図4に示すようになる。 When time-varying DC offsets are added to the I and Q signals, the levels of the I and Q signals are as shown in FIG.
図4は、時変的なDCオフセットを説明する図、図5は、時変的なDCオフセットを含むコンスターレーション・チャートを説明する図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a time-varying DC offset, and FIG. 5 is a diagram illustrating a constellation chart including a time-varying DC offset.
図4において、Tは横軸を時間tとした場合のDCオフセットの変化時刻、ΔIはI信号のDCオフセット変化レベル、ΔQはQ信号のDCオフセット変化レベルである。Q信号を見た場合、時変的なDCオフセットが時刻Tで与えられた場合のコンスタレーション・チャートにおけるシンボル分布は図5に示すようになる。 In FIG. 4, T is the DC offset change time when the horizontal axis is time t, ΔI is the DC offset change level of the I signal, and ΔQ is the DC offset change level of the Q signal. When looking at the Q signal, the symbol distribution in the constellation chart when a time-varying DC offset is given at time T is as shown in FIG.
図4及び図5で示すような時変的なDCオフセットが1バースト内のような一定期間内で与えられる場合として、前述のI信号及びQ信号による二乗和は時刻Tを境にして変化した場合を図6を例にして説明する。 In the case where a time-varying DC offset as shown in FIG. 4 and FIG. 5 is given within a certain period such as one burst, the square sum by the I signal and the Q signal changes at time T. The case will be described with reference to FIG.
図6は、時変的なDCオフセットがある場合のI信号・Q信号からなるシンボルの原点からの距離について説明する図である。また、図7は、振幅二乗和の変動について説明する図、図8は、振幅二乗和の基準値について説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the distance from the origin of a symbol composed of an I signal and a Q signal when there is a time-varying DC offset. FIG. 7 is a diagram for explaining the variation of the sum of squared amplitudes, and FIG. 8 is a diagram for explaining the reference value of the sum of squared amplitudes.
図6(a)に示すように、DCオフセットが与えられていないシンボルにおいては、I信号及びQ信号からなるシンボル点は原点から等しい距離を持つ円周上に存在する。したがって、I信号・Q信号による二乗和は一定となる。一方、図6(b)にはある時刻TでDCオフセットの時間変化があった場合を示しているが、この場合、I信号・Q信号から成るシンボル点は原点から等しい距離の円周上には存在しないため、I信号・Q信号による二乗和は図7に示すように時間的に変動を持つ。図7のチャートで、縦軸の原点からの距離の二乗とはI信号・Q信号による二乗和のこととする。 As shown in FIG. 6A, in a symbol to which no DC offset is given, the symbol points made up of the I signal and the Q signal exist on the circumference having the same distance from the origin. Therefore, the sum of squares based on the I and Q signals is constant. On the other hand, FIG. 6B shows a case where there is a time change of the DC offset at a certain time T. In this case, the symbol point consisting of the I signal and the Q signal is on the circumference of the same distance from the origin. Therefore, the sum of squares based on the I and Q signals has a temporal variation as shown in FIG. In the chart of FIG. 7, the square of the distance from the origin on the vertical axis is the sum of squares based on the I signal and the Q signal.
つまり、本実施の形態では、前述したとおり時変的なDCオフセットの変化量の大きい時刻をI信号・Q信号からなる振幅二乗和の変動を利用して特定し、DCオフセット補償に利用する。ここで、図8の太破線矢印で示すシンボルを良好な受信条件における振幅レベルの二乗和を受信信号基準振幅値と定義する。以下、(1)−(3)で受信信号のI信号・Q信号の振幅二乗和及び受信信号基準振幅値を用いたDCオフセット変動時刻の推定方法について述べる。 That is, in the present embodiment, as described above, a time with a large amount of time-varying change in the DC offset is specified using the fluctuation of the sum of squared amplitudes composed of the I signal and the Q signal, and used for DC offset compensation. Here, a symbol indicated by a thick broken line arrow in FIG. 8 is defined as a received signal reference amplitude value that is a square sum of amplitude levels under favorable reception conditions. In the following, (1) to (3), a method of estimating the DC offset fluctuation time using the sum of squared amplitudes of the I and Q signals of the received signal and the received signal reference amplitude value will be described.
(1)まず、シンボル毎の前記振幅二乗和の変動を算出する。ここでは、前述したI信号・Q信号の振幅二乗和に対し、シンボル毎に前記受信信号基準振幅値との差を前記振幅二乗和の変動分とする。 (1) First, the fluctuation of the sum of squared amplitudes for each symbol is calculated. Here, the difference between the amplitude sum of squares of the I signal and the Q signal described above and the received signal reference amplitude value for each symbol is defined as a fluctuation amount of the sum of amplitude squares.
図9は、振幅二乗和と受信信号基準振幅値の差について説明する図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining the difference between the sum of squared amplitudes and the received signal reference amplitude value.
図9に示すように、原点からの距離が等しいシンボルで構成される期間においては、受信条件が良好である場合は振幅二乗和と受信信号振幅値の差は0に近い最小値となるが、ある時刻T以降でDCオフセットが与えられた場合は、振幅二乗和と受信信号振幅値の差はシンボル毎に変動する。図9のチャートの縦軸は、振幅二乗和と受信信号基準振幅値の差の絶対値を示す。このとき、受信信号基準振幅値は、図1のメモリ107に予め格納した値を読み出したものであり、振幅二乗和は振幅二乗演算部101の結果である。信号振幅変動差計算部102では、信号振幅二乗計算の結果と受信信号基準振幅値201とから振幅変動差計算を行い、振幅変動計算値203を出力する。
As shown in FIG. 9, in a period composed of symbols having the same distance from the origin, the difference between the sum of squared amplitudes and the received signal amplitude value is a minimum value close to 0 when the reception condition is good. When a DC offset is given after a certain time T, the difference between the sum of squared amplitudes and the received signal amplitude value varies for each symbol. The vertical axis of the chart in FIG. 9 indicates the absolute value of the difference between the sum of squared amplitudes and the received signal reference amplitude value. At this time, the received signal reference amplitude value is obtained by reading a value stored in advance in the
(2)信号振幅変動差計算部102において求めた振幅二乗和と受信信号基準振幅値202の差に対し、受信信号201に含まれる雑音及び符号間干渉の影響を低減させるため、また、振幅変動のある変調方式を用いるシステムの場合において、振幅変動の影響を低減させるためにある一定の区間で区間平均あるいは移動平均を取る。この区間平均あるいは移動平均は、振幅二乗和と受信信号基準振幅値202の差を取った振幅変動計算値203を用いて、信号振幅差平均計算部103により行われる。図10は、振幅二乗和と受信信号基準振幅値の差の平均演算について説明する図である。図10は前記振幅変動計算値203の区間平均を例としたチャートを示しており、図9と同様に、DCオフセットが存在しない期間では区間平均は0となり、ある時刻T以降でDCオフセットが与えられた場合は、区間毎の平均結果は変動を持つ。
(2) In order to reduce the influence of noise and intersymbol interference included in the received
(3)上記により求めた区間毎の振幅二乗の平均結果は、信号振幅差平均計算値204として、DCオフセット変化時刻推定部104に入力される。DCオフセット変化時刻推定部104は、区間毎に求めた信号振幅差平均計算値204に対し、前後の区間で差動演算を行う差動演算回路111bと、差動演算回路111bの結果である差動演算結果205に対し、一定期間内の最大値を求める最大値回路112と、一定期間をカウントするためのカウンタ113とを備える。ここでは、振幅二乗の変動の大きい区間をDCオフセット変動のある区間をして推定することを目的として、まず、区間毎に求めた信号振幅差平均計算値204に対し前後の区間で差動演算を行い、各区間の間の振幅二乗の変動差を求める。例えば、図1に示すように、前区間の前記信号振幅差平均計算値を保持するためのレジスタ111aを設け、次の区間とレジスタ111aで保持した前区間の信号振幅差平均計算値の差を差動演算回路111bにより求める。差動演算の例を図11に示す。
(3) The average result of the square of amplitude for each section obtained as described above is input to the DC offset change time estimation unit 104 as the signal amplitude difference average calculation value 204. The DC offset change time estimator 104 calculates the difference between the
図11は、DCオフセット変動時刻推定のための差動演算について説明する図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining the differential calculation for estimating the DC offset fluctuation time.
図10のように、ある時刻T以降で振幅二乗和の平均値に変動が見られる場合、前後の区間で差動演算を行うと、差動演算結果として時刻T付近の区間が最も大きい値を示す(図11参照)。この値を最大値回路112によって抽出する。抽出した値は、カウンタ113によって最大となる区間を特定し、この区間からDCオフセット変動の最も大きい時刻Tを求める。求めたDCオフセット変動推定時刻T206は、DCオフセット補償のために、一時的にメモリ107に格納する。
As shown in FIG. 10, when the average value of the sum of squared amplitudes is observed after a certain time T, when the differential calculation is performed in the preceding and following sections, the largest value is obtained in the section near the time T as the differential calculation result. Shown (see FIG. 11). This value is extracted by the
次に、求めたDCオフセット変動推定時刻T206に基づき、受信信号201からDCオフセット成分を補償する方法について以下の(4)−(5)で説明する。
Next, a method for compensating for the DC offset component from the received
(4)一時的にメモリ107に格納したDCオフセット変動推定時刻T206をDCオフセット値推定部105に入力する。DCオフセット値推定部105は、前述の通り、一定期間内の受信信号に対し、DCオフセット変化時刻以前の区間のDCオフセット及びDCオフセット変化時刻以降の区間のDCオフセットをそれぞれ算出する比較回路121とカウンタ122と平均化回路123と、算出したDCオフセット値208を受信信号201に対して補償する減算回路106とを備えている。図1に示す構成では、ある一定の期間(1バースト)を2つの期間(a)t>T:ここではDCオフセットが与えられない(DCオフセットレベルが低い)期間、及び(b)t≧T:ここではDCオフセットが比較的大きく付加される期間、に分け、それぞれの期間に対しDCオフセット成分を推定できる。つまり、期間(a)t>Tの場合は、t>Tのシンボル成分のI信号・Q信号の平均値を取るように平均回路制御信号207を用いて平均化回路123を制御し、(b)t≧Tの場合は、t≧Tのシンボル成分のI信号・Q信号の平均値を取るように平均回路制御信号207を用いて平均化回路123を制御する構成を持つ。ここで、カウンタ122及び比較回路121は、DCオフセット変動推定時刻T206に基づいて平均回路制御信号207を保持するために用いる。したがって、求めたDCオフセット値208は、(a)t>T及び(b)t≧Tの期間のそれぞれの平均値であるが、(a)t>T及び(b)t≧Tのそれぞれの期間のシンボルを補償するために、それぞれの期間分ホールドしている。例えば、ある期間(1バースト)のシンボル毎のDCオフセット成分DCoff(k)は、(a)t>Tの時DCoff(k)≒(t>TのI信号・Q信号の平均値)となり、(b)t≧Tの時DCoff(k)≒(t≧TのI信号・Q信号の平均値)となる。
(4) The DC offset fluctuation estimation time T206 temporarily stored in the
(5)DCオフセット値推定部105で求めたDCオフセット値208について、減算回路106ではシンボル毎に受信信号201との差を取り、求めた成分をDCオフセット補償後の受信信号209として、再びメモリ107に格納する。
(5) With respect to the DC offset value 208 obtained by the DC offset
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、まず一定期間の受信信号に対し、区間毎に振幅二乗計算を行い、基準振幅との差から求めた振幅変動差に基づき、DCオフセットの変動時刻を推定する。このDCオフセット変動時刻に基づいて、一定期間内のDCオフセット時刻前後のDCオフセット成分を推定し、それぞれの区間に対し、補償処理を行う。例えば、ある一定の期間(1バースト)にて発生するDCオフセット変動の最も大きい区間を振幅二乗和の変動を利用してDCオフセット変動時刻推定部104により推定することで、DCオフセット値を変動に応じて算出することができるので、従来のA/D変換器やD/A変換器のカスタマイズを伴わず、デジタル回路のみを用いて受信信号に対し事変的なDCオフセット補償処理を実現することができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, first, amplitude square calculation is performed for each section of a received signal for a certain period, and the DC offset is calculated based on the difference in amplitude fluctuation obtained from the difference from the reference amplitude. Estimate the fluctuation time. Based on the DC offset fluctuation time, a DC offset component before and after the DC offset time within a certain period is estimated, and compensation processing is performed for each section. For example, the DC offset fluctuation time is estimated by the DC offset fluctuation time estimating unit 104 using the fluctuation of the sum of squared amplitudes to estimate the DC offset value that fluctuates in a certain period (one burst). Therefore, it is possible to realize an incidental DC offset compensation process for a received signal using only a digital circuit without customization of a conventional A / D converter or D / A converter. it can.
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。 The above description is an illustration of a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to this.
また、本実施の形態ではDCオフセット除去装置及びDCオフセット除去方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、DCオフセット補正回路及びDCオフセット補正方法、さらには無線受信機等であってもよいことは勿論である。 In the present embodiment, the names of the DC offset removing apparatus and the DC offset removing method are used. However, this is for convenience of explanation, and it is a DC offset correcting circuit, a DC offset correcting method, a radio receiver, and the like. Of course, it is also good.
さらに、上記DCオフセット除去装置を構成する各回路部、例えば最大値回路、平均化回路の数及び接続方法など、さらには振幅変動差計算部の構成などは前述した実施の形態に限られない。 Furthermore, each circuit unit constituting the DC offset removing apparatus, for example, the maximum value circuit, the number of averaging circuits and the connection method, and the configuration of the amplitude variation difference calculating unit are not limited to the above-described embodiment.
本発明に係るDCオフセット除去装置及びDCオフセット除去方法は、移動体携帯端末において、従来のA/D変換器やD/A変換器のカスタマイズを伴わず、デジタル回路のみを用いて受信信号に対し事変的なDCオフセットを補償処理を提供することができる。さらに、利用する処理は、本来の受信信号処理に必要な処理を利用することが可能であるため、回路規模増大を比較的抑えることが可能である。したがって、DCオフセット全般の補正処理に有用である。例えば、ダイレクトコンバージョン方式の無線部を搭載するデジタル移動体通信の受信機に用いて有用である。 The DC offset removing apparatus and the DC offset removing method according to the present invention is a mobile portable terminal that does not involve customization of a conventional A / D converter or D / A converter, and uses only a digital circuit for a received signal. A compensation process can be provided for incidental DC offset. Furthermore, since the processing to be used can use processing necessary for original received signal processing, an increase in circuit scale can be relatively suppressed. Therefore, it is useful for the correction process for the entire DC offset. For example, the present invention is useful for a digital mobile communication receiver equipped with a direct conversion wireless unit.
100 DCオフセット除去装置
101 振幅二乗計算部
102 信号振幅変動差計算部
103 信号振幅差平均計算部
104 DCオフセット変化時刻推定部
105 DCオフセット値推定部
106 減算回路
107 メモリ
108 DCオフセット補償部
111 振幅変動差計算部
111a レジスタ
111b 差動演算回路
112 最大値回路
113 カウンタ
121 比較回路
122 カウンタ
123 平均化回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記信号振幅二乗計算の結果と前記受信信号の基準振幅値から振幅変動差を計算する信号振幅変動差計算手段と、
前記振幅変動差計算の結果に対し、一定期間で区間平均又は移動平均により信号振幅差平均を計算する信号振幅差平均計算手段と、
前記信号振幅差平均計算の結果に基づいてDCオフセット変化時刻を推定し、DCオフセット変化時刻推定値としてメモリに格納するDCオフセット変化時刻推定手段と、
前記メモリに格納したDCオフセット変化時刻推定値に基づき、前記受信信号のDCオフセット補償を行うDCオフセット補償手段と
を備えることを特徴とするDCオフセット除去装置。 A signal amplitude square calculation means for calculating an amplitude square in a specified section for a received signal;
A signal amplitude fluctuation difference calculating means for calculating an amplitude fluctuation difference from a result of the signal amplitude square calculation and a reference amplitude value of the received signal;
A signal amplitude difference average calculating means for calculating a signal amplitude difference average by a section average or a moving average in a certain period with respect to the result of the amplitude fluctuation difference calculation;
DC offset change time estimation means for estimating a DC offset change time based on the result of the signal amplitude difference average calculation and storing it in a memory as a DC offset change time estimated value;
DC offset compensation means, comprising: DC offset compensation means for performing DC offset compensation of the received signal based on a DC offset change time estimated value stored in the memory.
前記レジスタに格納した隣接した期間の信号振幅差平均の差を求める差動演算回路と、
前記差動演算回路により計算した差のうち一定期間内の最大値を求める最大値回路と、
前記最大値回路において、前記差動演算回路の計算結果が最大となる区間を測定するためのカウンタと
を備えることを特徴とする請求項1記載のDCオフセット除去装置。 The DC offset change time estimation means includes a register for storing calculation results of sections adjacent to the result of the signal amplitude difference average calculation means,
A differential arithmetic circuit for obtaining a difference in signal amplitude difference average between adjacent periods stored in the register;
A maximum value circuit for obtaining a maximum value within a certain period of the difference calculated by the differential arithmetic circuit;
The DC offset removing apparatus according to claim 1, further comprising: a counter for measuring a section in which the calculation result of the differential operation circuit is maximum in the maximum value circuit.
算出した前記DCオフセット以前の区間のDCオフセット及び前記DCオフセット以降の区間のDCオフセットを受信信号に対して減算して受信信号のDCオフセット補償を行う補償手段と
を備えることを特徴とする請求項1記載のDCオフセット除去装置。 The DC offset compensation means calculates a DC offset in a section before the DC offset change time and a DC offset in a section after the DC offset change time for a received signal within a certain period based on the DC offset change time estimation result. DC offset value estimation means;
Compensation means for subtracting the calculated DC offset of the section before the DC offset and the DC offset of the section after the DC offset from the received signal to perform DC offset compensation of the received signal. The DC offset removing apparatus according to 1.
前記信号振幅二乗計算の結果と受信信号の基準振幅値から振幅変動差を計算するステップと、
前記振幅変動差計算の結果に対し、一定期間で区間平均又は移動平均により信号振幅差平均を計算するステップと、
前記信号振幅差平均計算の結果に基づいてDCオフセット変化時刻を推定するステップと、
前記DCオフセット変化時刻推定値に基づき、前記受信信号のDCオフセット補償を行うステップと
を有することを特徴とするDCオフセット除去方法。
Calculating a square of amplitude in a specified interval for the received signal;
Calculating an amplitude variation difference from a result of the signal amplitude square calculation and a reference amplitude value of the received signal;
For the result of the amplitude fluctuation difference calculation, calculating a signal amplitude difference average by a section average or moving average in a certain period;
Estimating a DC offset change time based on a result of the signal amplitude difference average calculation;
And performing DC offset compensation on the received signal based on the estimated DC offset change time value.
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