特許 5873100 プログラム可能なデジタルダウンコンバージョンのための方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5873100

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】プログラム可能なデジタルダウンコンバージョンのための方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/38 20060101AFI20160216BHJP

   H03D 7/00 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   H04L27/00 G

   H03D7/00 B

【請求項の数】18

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-539346(P2013-539346)

(86)(22)【出願日】2010年11月18日

(65)【公表番号】特表2014-502457(P2014-502457A)

(43)【公表日】2014年1月30日

(86)【国際出願番号】IB2010002927

(87)【国際公開番号】WO2012066369

(87)【国際公開日】20120524

【審査請求日】2013年11月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】598036300

【氏名又は名称】テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル）

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100128587

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 一騎

(72)【発明者】

【氏名】モリス、ブラッドリー、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ソレベック、ラース、ヨハン

【審査官】 羽岡 さやか

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０９５０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１９５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７４５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１７９８３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００４９８６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１４４５３９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ ２７／００

Ｈ０３Ｄ ７／００

Ｈ０４Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

広範囲の周波数にわたり動作可能な無線通信装置であって、
アナログ信号を受信し、前記広範囲の周波数内の選択された周波数帯から独立的な所定のサンプルレートでアナログ−デジタル変換を実行してデジタル信号を生成し、前記デジタル信号をデジタル的に処理して前記選択された周波数帯に関連付けられるベースバンドのデータ信号を出力するように構成される信号処理デバイス（１００）、
を含み、
前記信号処理デバイスは、
受信される前記アナログ信号を前記所定のサンプルレートでサンプリングし、前記デジタル信号を出力するように構成されるアナログ−デジタル変換器（１２０）と；
前記デジタル信号の直交復調を実行し、複素データ信号と当該複素データ信号のイメージとを含む複素信号を出力するように構成される直交復調器（１３０）と；
前記複素データ信号を受け取って、前記複素データ信号又は前記複素データ信号の前記イメージの１つのみを含むフィルタリングされた複素信号を出力するように構成される複素チャネル選択フィルタ（１４０）と；
前記フィルタリングされた複素信号を受け取って、前記フィルタリングされた複素信号内の連続するＮ個（Ｎは前記選択された周波数帯に依存する２以上の整数）のサンプルの各グループのうち１つのサンプルを含むダウンサンプリングされた複素信号を生成するように構成されるデジタルダウンサンプラ（１５０）と；
前記ダウンサンプリングされた複素信号を受け取って、複素ベースバンドデータ信号を出力するように構成されるベースバンドチューナ（１６０）と；
を備え、
前記デジタルダウンサンプラは、前記選択された周波数帯に依存して、前記整数Ｎを選択するように構成され、
前記直交復調器は、前記選択された周波数帯についての動作パラメータを受け取らない、
無線通信装置。

【請求項2】

前記デジタルダウンサンプラに少なくとも接続され、前記選択された周波数帯についての情報を提供するように構成される周波数帯セレクタ、
をさらに備える、請求項１の無線通信装置。

【請求項3】

前記複素チャネル選択フィルタは、受け取った前記複素データ信号の、前記選択された周波数帯に依存する範囲内の周波数を有する成分をフィルタリングアウトするように構成される、請求項１の無線通信装置。

【請求項4】

前記デジタルダウンサンプラは、２のべき乗の値を有する前記整数Ｎについて動作するように構成される、請求項１の無線通信装置。

【請求項5】

前記所定のサンプルレートは、１ＧＳｐｓよりも大きい、請求項１の無線通信装置。

【請求項6】

前記ベースバンドチューナに接続されるレート変更フィルタであって、当該レート変更フィルタへ入力されるデジタル信号を変換するように構成され、前記所定のサンプルレートのある割合でサンプリングされるデジタル信号における前記所定のサンプルレートを有する当該レート変更フィルタ、
をさらに備える、請求項１の無線通信装置。

【請求項7】

広範囲の周波数にわたり動作可能な無線通信装置であって、
アナログ信号を受信し、前記広範囲の周波数内の選択された周波数帯から独立的な所定のサンプルレートでアナログ−デジタル変換を実行してデジタル信号を生成し、前記デジタル信号をデジタル的に処理して前記選択された周波数帯に関連付けられるベースバンドのデータ信号を出力するように構成される信号処理デバイス、
を含み、
前記信号処理デバイスは：
前記所定のサンプルレートでフィルタリングされた前記アナログ信号をサンプリングし、サンプリングされたデジタル信号を出力するように構成されるアナログ−デジタル変換器（２２０）と；
前記サンプリングされたデジタル信号の直交復調を実行し、複素信号を出力するように構成される直交復調器（２３０）と；
前記複素信号をフィルタリングして、複素データ信号内にシングルイメージを含め、フィルタリングされた前記複素データ信号をダウンサンプリングして、フィルタリングされた前記複素データ信号内の連続するＮ個（Ｎは前記選択された周波数帯に依存する２以上の整数）のサンプルの各グループのうち１つのサンプルを含むダウンサンプリングされた複素信号を出力するように構成される多相フィルタ（２４５）と；
前記ダウンサンプリングされた複素信号を受け取って、前記ダウンサンプリングされた複素信号から複素ベースバンドデータ信号を抽出するように構成されるベースバンドチューナ（２６０）と；
をさらに備え、
前記多相フィルタは、前記選択された周波数帯に依存して、前記整数Ｎを選択するように構成され、
前記直交復調器は、前記選択された周波数帯についての動作パラメータを受け取らない、
無線通信装置。

【請求項8】

前記直交復調器（２３０）及び前記多相フィルタ（２４５）は、互いに一体化される、請求項７の無線通信装置。

【請求項9】

前記アナログ信号を受け取って、所定の周波数範囲内の周波数を有する成分を含むフィルタリングされたアナログ信号を出力するように構成されるアナログフィルタ（１１０）、
をさらに備える、請求項１の無線通信装置。

【請求項10】

デジタル信号における広範囲の周波数内の選択された周波数帯を対象としながら、直交変調アナログ信号を処理してベースバンドデジタルデータ信号を出力する方法（３００）であって：
前記広範囲の周波数内の前記周波数帯を選択することと；
アナログ信号を前記広範囲の周波数内の前記選択された周波数帯から独立的な所定のサンプルレートでデジタル信号に変換すること（Ｓ３２０）と；
直交復調器を用いて、前記デジタル信号を直交復調して、複素デジタル信号を出力すること（Ｓ３３０）と；
前記複素デジタル信号をフィルタリングして、複素データ信号内にシングルイメージを含めること（Ｓ３４０）と；
デジタルダウンサンプラを用いて、フィルタリングされた前記複素デジタル信号をダウンサンプリングして、フィルタリングされた前記複素デジタル信号内の連続するＮ個のサンプルの各グループのうち１つのサンプルを含むダウンサンプリングされた複素信号を生成すること（Ｓ３５０）と；
前記ダウンサンプリングされた複素信号から複素ベースバンドデータ信号を抽出すること（Ｓ３６０）と；
を含み、
Ｎは前記選択された周波数帯に依存する２以上の整数であり、
前記デジタルダウンサンプラは、前記選択された周波数帯に依存して、前記整数Ｎを選択するように構成され、
前記直交復調器は、前記選択された周波数帯についての動作パラメータを受け取らない、
方法。

【請求項11】

受信されたアナログ信号をフィルタリングして、所定の周波数範囲内の周波数を有する成分を含むフィルタリングされたアナログ信号を出力すること（Ｓ３１０）、
をさらに含む、請求項１０の方法。

【請求項12】

前記ダウンサンプリングは、２のべき乗であるＮの値について実行される、請求項１０の方法。

【請求項13】

前記所定のサンプルレートは、１ＧＳｐｓよりも大きい、請求項１０の方法。

【請求項14】

前記デジタル信号を所定のサンプルレートで変換して、前記所定のサンプルレートのある割合でサンプリングされた信号を出力すること、
をさらに含む、請求項１０の方法。

【請求項15】

変調アナログ信号を処理する方法（６００）であって：
広範囲の周波数内の周波数帯を選択することと；
前記選択された周波数帯から独立的な所定のサンプルレートでアナログ信号をデジタル信号に変換すること（Ｓ６１０）と；
直交復調器を用いて、前記デジタル信号を直交復調して、複素信号を出力すること（Ｓ６２０）と；
前記複素信号をフィルタリングして、前記所定の周波数帯のうちの前記選択された１つのシングルイメージを含め、フィルタリングされた前記複素信号をダウンサンプリングして、入力デジタル信号内の連続するＮ個のサンプルの各グループのうち１つのサンプルを出力すること（Ｓ６３０）と、
を含み、
Ｎは前記所定の周波数帯のうちの前記選択された１つに依存する２以上の整数であり、
前記フィルタリング及びダウンサンプリングは、多相フィルタを用いて実行され、
前記多相フィルタは、前記選択された周波数帯に依存して、前記整数Ｎを選択するように構成され、
前記直交復調器は、前記選択された周波数帯についての動作パラメータを受け取らない、
方法。

【請求項16】

複数の周波数帯を含む広い周波数範囲にわたって動作可能な無線通信システムを製造する方法（８００）であって：
基板上のアナログ−デジタル変換器とベースバンドチューナとの間に、直交復調器、複素チャネルフィルタ及びデジタルダウンサンプラを組み込むこと（Ｓ８１０）で、請求項１に記載の無線通信装置を形成することと；
前記複数の周波数帯のうちの対象帯に関連する動作パラメータを前記デジタルダウンサンプラ及び前記複素チャネルフィルタへ提供するように構成される周波数帯セレクタを組み込むこと（Ｓ８２０）と；
を含む方法。

【請求項17】

複数の周波数帯を含む広い周波数範囲にわたって動作可能な無線通信システムを製造する方法（９００）であって：
基板上のアナログ−デジタル変換器とベースバンドチューナとの間に、直交復調器及び多相フィルタを組み込むこと（Ｓ９１０）で、請求項７に記載の無線通信装置を形成することと；
前記複数の周波数帯のうちの対象周波数帯に関連する動作パラメータを前記多相フィルタへ提供するように構成される周波数帯セレクタを組み込むこと（Ｓ９２０）と；
を含む方法。

【請求項18】

前記信号処理デバイスは、ローカル発振器のミキシングを使用することなく、前記アナログ−デジタル変換の前記所定のサンプルレートに対して相対的に決定される複素ベースバンドチューニングと組み合わされる間引きによって、ベースバンドの前記デジタル信号の周波数変換を達成するようにさらに構成される、請求項１に記載の無線通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的に、複数の周波数帯を収容するようにプログラム可能なデジタルダウンコンバージョンを用いて、受信された直交変調（quadrature modulated）アナログ信号からデジタル信号を抽出するように構成される方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

既存の無線受信機は、アナログダウンコンバータを用いて、無線周波数（ＲＦ）信号を１つ以上のより低い中間周波数（ＩＦ）を有する信号に変換する。アナログダウンコンバータは、ヘテロダイン（１つのＩＦ）、スーパーヘテロダイン（複数のＩＦ）又はＩＦゼロのアーキテクチャ（ＩＦが実質的に０Ｈｚ）を有し得る。アナログダウンコンバータは、アナログ変動（例えば、部品間のばらつき、温度のばらつき、電圧のばらつき及び経年劣化に起因するばらつき）及び柔軟性の無さ（即ち、特定の周波数帯、例えば９９０−９１５ＭＨｚのために効率的に動作するよう設計されたアナログコンバータは、他の周波数帯、例えば１９２０−１９８０ＭＨｚのために良好に動作しない）といった、アナログ的障害（impairments）に悩まされる。

【0003】

また、アナログダウンコンバータのいくつかは（全てのアーキテクチャが次に挙げる問題の全てを有するわけではないものの）、周波数上のばらつき（位相及び振幅）、直交性インバランス（quadrature imbalance）（同相成分の直交位相成分への漏れ又はその逆）、ゲインインバランス、ＤＣオフセット及び限定されたイメージ抑制といった、他の問題の影響も受ける。

【0004】

これら障害及び問題は、現在のところ、広い周波数範囲にわたる周波数を伴う無線周波数信号を処理することの可能な（例えば、８８０−９１５ＭＨｚ帯及び１９２０−１９８０ＭＨｚ帯の双方で良好に動作する）アナログダウンコンバータの設計を困難にしている。

【0005】

商業的に利用可能なデジタルダウンコンバータは、サンプリングされた無線周波数信号を直接的にベースバンド（０Ｈｚ）へダウンコンバートするように意図されてもおらず可能でもない。一般的に、それらデジタルダウンコンバータへ入力されるアナログ信号は、信号処理チェーンの前段のアナログ部において中間周波数へ既に落とされていることが前提とされる。

【0006】

従って、上述した問題及び欠点を避けるデバイス、システム及び方法を提供することが望ましいであろう。
＜関連する従来技術の説明＞
［０００６．１］
Ｂｒｏｂｓｔｏｎへの米国特許出願第２００８／００４９８６８Ａ１号公報は、無線ネットワークの加入局において送信信号にデジタル適応事前歪み（digital adaptive predistortion）を提供するための方法及びデバイスを開示している。図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、そこで、受信信号は、復調器／ダウンコンバータ３４５、プログラマブルフィルタ３４７及びアナログ−デジタル変換器３５０ａ，３５０ｂにより処理される。デジタル適応事前歪みのためのＢｒｏｂｓｔｏｎの方法及びデバイスは、広範囲の周波数内の任意の１つにおいて選択的に動作することができず、むしろ所定のベースバンド周波数における効率的な動作のために設計される。
［０００６．２］
Ｇｕｐｔａらへの米国特許出願第２００３／０１７９８３１Ａ１号公報は、例えば無線ネットワークの加入局において使用されるハイパワー増幅器の出力を線形化するためのシステムを開示している。当該システムのデジタル送受信機は、Ｇｕｐｔａらの図６に示されており、受信信号のレッグ（leg）は、アナログフィルタ２１３、アナログ−デジタル変換器２１７、デジタルダウンコンバータ２１９及びデジタル間引き（decimation）フィルタ２２１を含む。当該送受信機は、特定の周波数について設計されており、広範囲の周波数内の任意の１つの周波数において選択的に動作することはできない。
［０００６．３］
Ｓｐｅｒｌｉｃｈらへの米国特許出願第２００８／０１４４５３９Ａ１号公報は、デジタル事前歪みを提供するための回路を含む、無線ネットワークにおいて使用される送受信機を開示しており（図３及び図６）、当該送受信機は、アナログ−デジタル変換器及びデジタルダウンコンバータを含む。Ｓｐｅｒｌｉｃｈらの送受信機は、広範囲の周波数内の任意の１つの周波数において選択的に動作することはできない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

目的は、前のセクションにおいて議論した欠陥のいくつかを克服し、複数の所定の周波数帯を含む広範囲の周波数上で動作可能な方法及びデバイスを提供することである。有利には、１つ以上の独立項が、受信される直交変調アナログ信号からのデジタル信号の抽出における削減されたコストと信頼性とを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

１つの例示的な実施形態によれば、広範囲の周波数にわたり動作可能な無線通信装置は信号処理デバイスを含み、当該信号処理デバイスは、アナログ信号を受信し、上記広範囲の周波数内の選択された周波数帯から独立的な所定のサンプルレートでアナログ−デジタル変換を実行し、デジタル信号処理の間に上記選択された周波数帯を対象としつつ、ベースバンドのデータ信号を出力するように構成される。

【0009】

他の例示的な実施形態によれば、デジタル信号における広範囲の周波数内の任意の選択された周波数帯を対象としながら、直交変調アナログ信号を処理してデジタルデータ信号を出力する方法が提供される。当該方法は、受信されたアナログ信号をフィルタリングして、所定の周波数範囲内の周波数を有する成分を含むフィルタリングされたアナログ信号を出力すること、を含む。当該方法は、さらに、フィルタリングされた当該アナログ信号を所定のサンプルレートでデジタル信号に変換することと、当該デジタル信号を復調して、複素デジタル信号を出力することと、を含む。当該方法は、さらに、当該複素デジタル信号をフィルタリングして、複素データ信号内にシングルイメージを含めること、を含む。当該方法は、また、フィルタリングされた当該複素デジタル信号をダウンサンプリングして、フィルタリングされた当該複素デジタル信号内の連続するＮ個のサンプルの各グループのうち１つのサンプルを含むダウンサンプリングされた複素信号を生成すること、を含み、Ｎは選択された周波数帯に依存する２以上の整数である。当該方法は、さらに、ダウンサンプリングされた複素信号から複素ベースバンドデータ信号を抽出すること、を含む。

【0010】

他の例示的な実施形態によれば、変調アナログ信号を処理する方法は、複数の所定の周波数帯のうちの対象の１つから独立的な所定のサンプルレートでアナログ信号をデジタル信号に変換すること、を含む。当該方法は、さらに、当該デジタル信号を直交復調して、複素信号を出力すること、を含む。当該方法は、また、フィルタリングと、フィルタリングされた当該複素信号をダウンサンプリングして、入力デジタル信号内の連続するＮ個のサンプルの各グループのうち１つのサンプルを出力することと、を含み、Ｎは所定の周波数帯のうちの選択された１つに依存する２以上の整数であり、上記フィルタリング及びダウンサンプリングは、多相フィルタを用いて実行される。

【0011】

他の例示的な実施形態によれば、複数の周波数帯を含む広い周波数範囲にわたって動作可能な無線通信システムを製造する方法は、基板上のアナログ−デジタル変換器とベースバンドチューナとの間に、直交復調器、複素チャネルフィルタ及びダウンサンプラを組み込むこと、を含む。当該方法は、さらに、上記複数の周波数帯のうちの対象帯に関連する動作パラメータを上記複素チャネルフィルタ及び上記ダウンサンプラへ提供するように構成される周波数帯セレクタを組み込むこと、を含む。

【0012】

他の例示的な実施形態によれば、複数の周波数帯を含む広い周波数範囲にわたって動作可能な無線通信システムを製造する方法は、基板上のアナログ−デジタル変換器とベースバンドチューナとの間に、直交復調器及び多相フィルタを組み込むこと、を含む。当該方法は、さらに、上記複数の周波数帯のうちの対象帯に関連する動作パラメータを上記多相フィルタへ提供するように構成される周波数帯セレクタを組み込むこと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0013】

明細書に取り込まれその一部を構成する添付図面は、１つ以上の実施形態を例示し、その説明と共にそれら実施形態を解説する。図面において：

【0014】

【図1】アナログ信号を受信してサンプリングされたアナログ信号をデジタル的にダウンコンバートし、ベースバンドのデジタル信号を出力する、例示的な実施形態に係る装置の概略図である。

【図2A】例示的な実施形態に係る装置のアナログフィルタにより出力される信号の周波数スペクトルを表現する。

【図2B】例示的な実施形態に係る装置のアナログ−デジタル（analog to digital）変換器により出力される信号の周波数スペクトルを表現する。

【図2C】例示的な実施形態に係る装置の直交復調器により出力される複素信号の周波数スペクトルを表現する。

【図2D】例示的な実施形態に係る装置の複素チャネル選択フィルタにより出力される複素フィルタリングされた信号の周波数スペクトルを表現する。

【図2E】例示的な実施形態に係る装置のデジタルダウンコンバータにより出力される複素信号の周波数スペクトルを表現する。

【図2F】例示的な実施形態に係る装置の複素ベースバンドチューナにより出力されるベースバンドの複素データ信号の周波数スペクトルを表現する。

【図3】他の例示的な実施形態に係る装置の概略図である。

【図4】例示的な実施形態に係る、直交変調アナログ信号を処理してデジタルデータ信号を出力する方法において実行されるステップ群を例示するフローチャートである。

【図5】例示的な実施形態に係る、無線通信システムにおけるデバイスの概略図である。

【図6】例示的な実施形態に係る、変調アナログ信号を処理する方法において実行されるステップ群を例示するフローチャートである。

【図7】例示的な実施形態に係る、複数の周波数帯を含む広範囲の周波数にわたって動作可能な無線通信システムを製造する方法において実行されるステップ群を例示するフローチャートである。

【図8】他の例示的な実施形態に係る、複数の周波数帯を含む広範囲の周波数にわたって動作可能な無線通信システムを製造する方法において実行されるステップ群を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

例示的な実施形態の以下の説明は、添付図面を参照する。異なる図面内の同じ参照番号は、同一の又は同様の要素を識別する。以下の詳細な説明は、本発明を限定しない。その代わりに、発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により定義される。簡明さのために、以下の実施形態は、無線周波数受信機の用語及び構造に関連して議論される。しかしながら、次に議論される実施形態は、それらシステムによって限定されず、無線周波数信号を処理するように構成される他のシステムに応用されてよい。

【0016】

本明細書を通じて、「１つの実施形態」又は「一実施形態」との言及は、一実施形態との関わりにおいて説明される固有の特徴、構造又は特性が、本願発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。よって、本明細書を通じた様々な場所での「１つの実施形態において」又は「一実施形態において」というフレーズの出現は、必ずしも全て同じ実施形態に言及するものではない。さらに、特定の特徴、構造又は特性は、１つ以上の実施形態において、どのような適当な手法で組み合わされてもよい。

【0017】

以下に説明される方法及び装置は、例えば、デジタル直交復調、デジタルフィルタリング、サンプリングされた信号の間引き（decimating）により引き起こされるエイリアシング、及びデジタル複素チューニングを組み合わせることにより、広範囲の周波数上の所定のサンプルレートでサンプリングされた無線信号の柔軟なデジタルダウンコンバージョンを達成する。

【0018】

限定ではなく例示の目的のために、例示的な一実施形態に従い、図１に示す装置１００は、直交変調アナログ信号を受信し、ベースバンドデータ信号を出力するように構成される。

【0019】

図１に示した装置１００は、アナログフィルタ１１０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２０、直交復調器１３０、複素チャネル選択フィルタ１４０、デジタルダウンサンプラ１５０、及びベースバンドチューナ１６０を含む。

【0020】

アナログフィルタ１１０は、直交変調されたアナログ無線信号を受信し、、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２０が十分な性能を提供するナイキストゾーンの周波数範囲の一部又は全てにおける周波数を有する成分のみが通過するように、受信したアナログ信号をフィルタリングする。ナイキストゾーンは、サンプリング周波数（Ｆ_ｓ）の半分に等しい帯域幅を有するように定義される。その周波数領域は、無限個のそうしたゾーンを含む。例えば、正の周波数領域において、第１のナイキストゾーンは周波数“０”（即ち、ＤＣ）からＦ_ｓ／２まで、第２のナイキストゾーンはＦ_ｓ／２からＦ_ｓまで、第３のナイキストゾーンはＦ_ｓから３Ｆ_ｓ／２まで、などである。対象の周波数帯のイメージが周波数Ｆ_ａの周囲にあるという前提の下で、図２Ａは、アナログフィルタ１１０により出力されるフィルタリングされた信号の周波数スペクトルを表現している。

【0021】

ＡＤＣ１２０は、アナログフィルタ１１０により出力されるアナログフィルタリングされた信号を、サンプリング周波数Ｆ_ｓでサンプリングするように構成される。近年、高いサンプルレートと増加したサンプルの精度とを有するＡＤＣデバイスが利用可能となった。ナイキストのサンプリング定理によれば、アナログ信号がその周波数の少なくとも２倍でサンプリングされる場合、信号が再構築される際に情報はロスしない。アナログ信号がサンプル周波数の半分を超える周波数を有する場合、信号はサブサンプリングされ、Ｆ_ｓ／２に対して「反射され」又は「折り返される」よって、例えば、２ＧＳｐｓ（Giga-samples-per-second）のサンプリングスピードが可能なＡＤＣは、対象の信号が１つのナイキストゾーンに含まれるという条件で、９００ＭＨｚの周囲の周波数帯及び１９００ＭＨｚの周囲の周波数帯の双方について十分なサンプルを提供する。以下に説明する装置及び方法は、１ＧＳｐｓよりも大きいサンプリングレートについて特別な関連性を有すると考えられるかもしれないが、それには限定されない。

【0022】

図２Ｂは、ＡＤＣ１２０により出力されるデジタル信号の周波数スペクトルを表現している。ＡＤＣ１２０により出力される信号は実信号であり、依然として直交変調された信号である。サンプリングの後、デジタル信号において、アナログ信号のＦ_ａの周囲の周波数スペクトルは、Ｆ_ｓ／２に対して反射し、０からＦ_ｓへの間隔における周波数分布と同等の形状が他の全ての（ｎ−１，ｎ）Ｆ_ｓインターバルにおいて繰り返される（ｎは任意の整数）。

【0023】

一般に、ＡＤＣ１２０は、所定のサンプルレートで動作するが、当該サンプルレートは固定されなくてよい。ＡＤＣ１２０を駆動するために（図示しないローカル発振器により生成されることができる）クロック信号が使用され、所定のサンプルレートでサンプリングが実行される。クロック信号の周波数は、固定的であっても可変的であってもよい。

【0024】

直交復調器１３０は、ＡＤＣ１２０により出力されるサンプリングされた信号を受け取り、受け取ったデジタル信号を、当該デジタル信号における周波数分布に対してシフトされた周波数分布を有する複素信号へ変換するように構成される。例えば、周波数は、Ｆ_ｓ／４だけシフトされて、Ｆ_ａ−Ｆ_ｓ／４及び２Ｆ_ｓ−Ｆ_ａ−Ｆ_ｓ／４となり得る（即ち、高域側のミキシング及び低域側のミキシング）図２Ｃは、直交復調器１３０により出力される複素信号の周波数スペクトルを表現している。信号処理チェーンにおける直交復調器１３０の位置は、後により詳細に議論されるように、装置１００におけるその位置とは異なってもよい。

【0025】

複素チャネル選択フィルタ１４０は、複素信号の２Ｆ_ｓ−Ｆ_ａ−Ｆ_ｓ／４の周囲の周波数を有する部分をフィルタリングアウトし、Ｆ_ａ−Ｆ_ｓ／４の周囲の周波数を有する残存信号を出力する。図２Ｄは、複素チャネル選択フィルタ１４０により出力されるフィルタリングされた複素信号の周波数スペクトルを表現している。

【0026】

デジタルダウンサンプラ１５０は、複素チャネル選択フィルタ１４０から受け取った複素信号を、Ｎ個のサンプルのうちＮ−１個を破棄することにより間引き、Ｆ_{ａｌｉａｓｅｄ}＝ｍｏｄ（Ｆ_ａ−Ｆ_ｓ／４，Ｆ_ｓ／Ｎ）の周囲のより低い新たな周波数を有する信号を出力する。例えば、Ｎ＝８のケースで、図２Ｅは、デジタルダウンコンバータ１５０により出力される、より低い新たな周波数を有する複素信号の周波数スペクトルを表現しており、その周波数はｍｏｄ（Ｆ_ａ−Ｆ_ｓ／４，Ｆ_ｓ／８）である。デジタルダウンサンプラ１５０の存在は、サンプル数を削減し、それによって複素ベースバンドチューナ１６０についての電力消費を削減する。信号処理チェーンにおけるデジタルダウンコンバータ１５０の位置は、装置１００におけるその位置から異なってもよい。

【0027】

そして、複素ベースバンドチューナ１６０は、複素チャネル選択フィルタ１４０により出力されるより低い上記新たな周波数の複素信号を、ベースバンド（即ち、０Ｈｚを中心とする）へ変換する。図２Ｆは、複素ベースバンドチューナ１６０により出力されるベースバンドのデジタル信号の周波数スペクトルを表現している。複素ベースバンドチューナの一例は、米国特許出願第２００９／０３１６８３８号公報において説明されている。

【0028】

装置１００の上述した説明の観点において、当業者は、装置１００が対象の周波数帯に依存する様々なパラメータで動作することを理解する。即ち、装置１００は、広範囲の周波数の上で使用可能となるように構成されるが、所与の時点において、その広範囲によりカバーされる周波数帯のうちの予め定義される周波数帯を対象とするようにチューニングされる。特定の周波数帯の選択は、実体的には、複素チューナ周波数（ゼロであってもよい）、Ｎ、及びフィルタ係数を特定することからなることができる。

【0029】

選択された帯域についての情報は、複数の利用可能なフィルタのうちアナログフィルタ１１０となるべきものを選択するために、動作パラメータとして必須であってもよい。しかしながら、ＡＤＣ１２０は、対象とされる周波数帯に関わらず、同じサンプリングレートで動作することができる（よって、ＡＤＣ１２０は選択された帯域についての情報を受け取らなくてよい）。ＡＤＣ１２０と同様、直交復調器１３０は、選択された帯域についての情報を、動作パラメータとして受け取らなくてよい。

【0030】

複素チャネル選択フィルタ１４０は、Ｆ_ｓのサンプルレートで動作し、０≦Ｆ_ａ≦Ｆ_ｓの間の周波数を選択するデジタルフィルタである。但し、複素チャネル選択フィルタ１４０は、複素信号の２Ｆ_ｓ−Ｆ_ａ−Ｆ_ｓ／４の周囲の周波数を有する部分をフィルタリングアウトし、複素信号のＦ_ａ−Ｆ_ｓ／４の周囲の周波数を有する部分を出力するように動作することができる。複素チャネル選択フィルタ１１０は、異なる対象帯に対応する複数のフィルタを含んでもよく、当該複数のフィルタは、処理すべき対象帯についての情報に依存して信号処理チェーンへそれぞれ挿入される（又はそこから除外される）。

【0031】

デジタルダウンサンプラ１５０の動作を特徴付ける数値Ｎは、対象周波数帯に依存する。最終的な出力サンプルレートとＡＤＣサンプルレートとの間の関係性の微調整が、複素チャネル選択フィルタ１４０の後にレート変更フィルタを追加することにより達成されてもよい。例えば、可能な最大のＡＤＣサンプルレートが２．５ＧＳｐｓであり、最終的な対象サンプルレートが２４５．７６ＭＳｐｓ（ＬＴＥサンプルレートに関する例示的なレート）の周囲であるものとする。実装の単純さのために、２の整数乗の間引きが求められる（例として、Ｎ＝８）。レート変更フィルタが無ければ、これは、１９６６．０８のＡＤＣサンプルレートを示唆するであろう。８／１０レート変更フィルタを追加することにより、要求されるＡＤＣサンプルレートは２．４５７６ＧＳｐｓになり、これは上記可能な最大のレートに大いに近い。最終的なサンプルレートの微細な制御を有することにより、システムレベルの最適化が可能となる。レート変更フィルタは、例えば、複素チューナの後に提供されるこができる。

【0032】

１つの実施形態において、ユーザインタフェース又はコントローラが、装置１００のユーザに、装置１００によりカバーされる広範囲の周波数内の周波数帯のうちの１つを選択することを可能とし、そして、当該ユーザインタフェース又はコントローラは、装置１００へ、例えば、複素チューナ周波数（ゼロかも知れない）、Ｎ、及びフィルタ係数などの動作パラメータを提供することができ、それにより、装置１００が選択された周波数帯についてデジタルダウンコンバージョンを実行するように構成される。

【0033】

図３に例示される代替的な実施形態において、装置２００は、アナログフィルタ１１０、ＡＤＣ１２０、直交復調器１３０、及びベースバンド複素チューナ１６０と同様の、アナログフィルタ２１０、ＡＤＣ２２０、直交復調器２３０、及びベースバンド複素チューナ２６０を含む。装置２００において、複素チャネルフィルタ及びデジタルダウンサンプラの機能性は、多相フィルタ２４５を用いて達成される。

【0034】

他の代替的な実施形態において、Ｎが４の整数倍である場合に、多相フィルタ２４５を直交復調器２３０と組み合わせることにより、さらなるハードウェアの最適化が達成される。この場合、チューニングの柔軟性に影響することなく、組み合わされたフィルタ／直交復調器の複雑さが低減される。

【0035】

図４は、直交復調アナログ信号を処理してデジタルデータ信号を出力する方法３００において実行されるステップ群を例示するフローチャートである。方法３００は、装置１００により実行され得る。

【0036】

Ｓ３１０において、方法３００は、受信された直交変調信号をフィルタリングして、当該受信アナログ信号の所定の周波数範囲内の周波数を有する成分を含む部分を選択することを含む。さらに、Ｓ３２０において、方法３００は、受信アナログ信号の当該部分を所定のサンプルレートでデジタル信号へ変換することを含む。

【0037】

Ｓ３３０において、方法３００は、デジタル信号を復調して複素デジタル信号を出力することを含む。Ｓ３４０において、方法３００は、複素デジタル信号をフィルタリングして複素データ信号内にシングルイメージを含めることを含む。Ｓ３５０において、方法３００は、フィルタリングされた複素デジタル信号をダウンサンプリングして、フィルタリングされた複素信号内の連続するＮ個のサンプルの各グループのうちの１つのサンプルを含むダウンサンプリングされた複素信号を生成することを含み、ここでＮは、２以上の整数である。最後に、Ｓ３６０において、方法３００は、ダウンサンプリングされた複素信号から複素ベースバンドデータ信号を抽出することを含む。

【0038】

方法３００は、動作可能な周波数範囲内の複数の所定の周波数帯のうちの１つを選択することを含んでもよい。受信される直交変調信号のフィルタリング（Ｓ３１０）、複素デジタル信号のフィルタリング（Ｓ３４０）、及びフィルタリングされた複素デジタル信号のダウンサンプリング（Ｓ３５０）は、複数の所定の周波数帯のうち選択されたものに依存する動作パラメータで実行される。よって、所定の周波数範囲は、上記複数の所定の周波数帯のうち選択されたものに依存し得る。ダウンサンプリングは、複数の所定の周波数帯のうち選択されたものに依存するＮの値について実行され得る。また、ダウンサンプリングは、２のべき乗（powers of 2）であるＮの値について実行されてもよい。

【0039】

図５は、他の従来の部品（図示せず）と共に無線通信システムにおいて使用可能なデバイス４００を例示している。４００などのデバイスの存在は、複数の所定の周波数帯を含む広範囲の周波数にわたって無線通信システムを動作可能にする。

【0040】

図５におけるデバイス４００は、所定の周波数帯のうちの対象のものから独立的なサンプルレートでアナログ信号をデジタル信号へ変換するように構成されるアナログ−デジタル変換器４１０を含む。さらに、デバイス４００は、アナログ−デジタル変換器４１０から受け取るデジタル信号を複素信号へ変換するように構成される直交復調器４２０を含む。

【0041】

装置４００は、さらに、複素信号をフィルタリングして、所定の周波数帯のうち対象の１つのシングルイメージを含め、当該フィルタリングされた複素信号をダウンサンプリングして、連続的なＮ個のサンプルの各グループのうち１つのサンプルを出力するように構成される多相フィルタ４３０を含む。ここで、Ｎは、所定の周波数帯のうち選択された１つに依存する、２以上の整数である。

【0042】

図６は、変調アナログ信号を処理する方法６００において実行されるステップ群を例示するフローチャートである。Ｓ６１０において、方法６００は、所定の周波数帯のうち対象のものから独立的なサンプルレートで、アナログ信号をデジタル信号へ変換することを含む。Ｓ６２０において、方法６００は、デジタル信号を直交復調して、複素信号を出力することを含む。方法６００は、さらに、Ｓ６３０において、複素信号をフィルタリングして所定の周波数帯のうち対象の１つのシングルイメージを含め、フィルタリングされた当該複素信号をダウンサンプリングして、連続的なＮ個のサンプルの各グループのうちの１つのサンプルを出力することを含み、当該フィルタリング及びダウンサンプリングは、多相フィルタを用いて実行される。ここで、Ｎは、所定の周波数帯のうち選択された１つに依存する、２以上の整数である。

【0043】

図７及び図８は、複数の周波数帯を含む広範囲の周波数にわたって動作可能な無線通信システムを製造する方法８００及び方法９００において実行されるステップ群を例示するフローチャートである。ステップＳ８１０において、方法８００は、アナログ−デジタル変換器とベースバンドチューナとの間に、直交復調器、複素チャネルフィルタ及びダウンサンプラを組み込むこと（mounting）を含む。さらに、Ｓ８２０において、方法８００は、複数の周波数帯のうちの対象周波数帯に関連する動作パラメータを複素チャネルフィルタ及びダウンサンプラへ提供するように構成される周波数帯セレクタを組み込むことを含む。

【0044】

方法９００は、Ｓ９１０において、アナログ−デジタル変換器とベースバンドチューナとの間に、直交復調器及び多相フィルタを組み込むことを含む。方法９００は、さらに、Ｓ９２０において、複数の周波数帯のうちの対象帯に関連する動作パラメータを多相フィルタへ提供するように構成される周波数帯セレクタを組み込むことを含む。

【0045】

開示された例示的な実施形態は、無線通信システムにおいて使用可能な並びにそれらを製造するための方法及びデバイス、を提供する。この説明は、本発明を限定することを意図しないことが理解されるべきである。一方、当該例示的な実施形態により、添付の特許請求の範囲により定義されるような本発明の範囲内に含まれる、変形例、修正例及び均等物がカバーされることが意図される。さらに、例示的な実施形態の詳細な説明において、請求される発明の包括的な理解を提供するために、多数の特定の詳細が説明されている。しかしながら、当業者は、様々な実施形態がそうした特定の詳細なしに実践され得ることを理解するだろう。

【0046】

また、当業者には理解されるように、例示的な実施形態は、無線通信デバイスにおいて具現化されてもよい。従って、例示的な実施形態は、全体としてハードウェアの形式の形態をとってもよく、又はハードウェア及びソフトウェアの側面を組み合わせた形態をとってもよい。

【0047】

提示した例示的な実施形態の特徴及び要素は特定の組合せで実施形態において説明されているが、各特徴及び要素は、その実施形態の他の特徴及び要素なく単独で使用されてもよく、又はここで開示された他の特徴及び要素を伴い又は伴わない様々な組合せで使用されてもよい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】