无线电接收电路、无线电收发两用电路及其校准方法

专利名称：无线电接收电路、无线电收发两用电路及其校准方法
技术领域：
本发明涉及具有模拟-数字转换器并具有对在无线电运行系统或蜂
窝系统(Cellular System)中使用的终端设备进行校准的电路的无线 电接收电路、无线电收发两用(机)电路(transceivercircuit)及其校准 方法。
背景技术：
以往，作为模拟-数字转换器的校准电路，有一种数字校准型模拟-数字转换器(例如，参照非专利文献1 )。
另夕卜，以往还有一种数字背景(digital background)校准型模拟-数 字转换器(例如，参照非专利文献2和非专利文献3)。
另外，以往，还有一种数字校准型的流水线型才莫拟-数字转换器(例 如，参照非专利文献4)。
非专利文献1: A.N.Karanicolas et al., "A 15-b 1 -MSample/s Digitally Self-Calibrated Pipeline ADC, ，， IEEE Journal of Solid-State Circuits Vol.28 ， No.l2， pp.1207-1215 ( 1993 )
非专利文献2: Y.S.Shu et al.， "A 15b画Linear, 20MS/s， 1.5b/Stage Pipellined ADC Digitally Calibrated with Signal-Dependent Dithering,，， 2006 Symposia on VLSI Technology and VLSI Circuits Session C25-1 (2006 )
非专利文献3: Y.Chiu et al.， "Least mean Square Adaptive digital background Calibration of pipelined analog-to-digital converters ， ，， IEEE Transactions on Circuits and Systems I Vol.51, pp.38-46 (2004).
非专利文献4:大島俊他，「<formula>complex formula see original document page 6</formula>」，(社)電子情報通信学会信学
技法VLD2006—138 2007年

发明内容
首先，在图10中示出以往的无线电接收部的一般结构例。从天线 输入的信号，在高频电路部801中放大并进一步将频率变换为低的中间 频率(或零频率)。中间频率信号，在由滤波器802除去干扰波分量后， 由可变增益放大器803放大，并输入到模拟-数字转换器804。自动增益 控制部806,根据模拟-数字转换器804的输出电平自动地决定可变增益 放大器803的增益，以使该放大器的输出等于或稍小于模拟-数字转换器 804的输入动态范围。由模拟-数字转换器804数字化后的信号，由数字 信号处理部805进行必要的滤波、解调处理、上位层的处理等。滤波器 802,当中间频率不为零时，以中间频率为中心的带通滤波器实现，当 中间频率为零时(进行直接转换时)，以低通滤波器实现。此外，对图 10所示的模拟-数字转换器804,没有进行校准。
在图10所示的以往的无线电系统中，不需要分辨能力高且抽样率 高的模拟-数字转换器，因此，即使不特意地对模拟-数字转换器进行校 准，也能以足够小的功耗实现。
但是，近年来，对无线电系统的宽带化的要求急速提高。其结果是， 使无线电LAN系统的数据传输率也不断增大，在IEEE802.11n标准中， 预计达到100Mbps以上的传输率。而且，1Gbps以上的无线电LAN系 统的标准化也从2007年开始了。另一方面，便携式电话机的数据传输 率也不断增大，在第四代便携式电话机中，预计可达到静止时1Gbps、 移动时100Mbps的传输率。
为能适应这种无线电系统的高传输率化，作为安装在无线电RF—IC 中的模拟-数字转换器，除现行的无线电LAN或便携式电话机所要求的 高分辨能力外，还必须具有高抽样率。
一般地说，为实现分辨能力高且抽样率高的模拟-数字转换器，需要 增益高且频带宽的运算放大器，因此存在着使功耗增大的问题。
为了突破这种状况可以考虑的是数字校准型模拟-数字转换器。在数
字校准型模拟-数字转换器中，通过使用低性能的运算放大器削减功耗， 作为其结果产生的转换误差由数字校准消除。
可是，非专利文献l中所公开的数字校准型模拟-数字转换器，不能 同时执行校准和模拟-数字转换，所以必需另外设置特定的校准专用的期 间并在该期间内进行校准。因此，在将这种方式应用于无线电系统时，
必须在到来的信息包(packet)之间寻找机会进行校准，所以必须预先 知道信息包到来的时刻，因而存在着使无线电系统的结构变得复杂的问 题。并且，由于不能使校准在信息包接收期间内收敛，还存在着不能跟 踪随温度变化或电源电压变化而发生的模拟-数字转换器的特性变化的 问题。
为解决以上的问题，由非专利文献2和非专利文献3提出了数字背 景校准型模拟-数字转换器。但是，非专利文献2中所述的方式，由于在 校准中使用了仿真随机信号，使校准的收敛时间变长，因此存在着不能 在信息包的前同步信号期间内收敛的问题、或使校准电路部的结构变得 复杂的问题。
另一方面，非专利文献3中所述的方式，校准电路部的结构虽然简 单，但如图ll所示，由于利用无信号期间而使校准不收敛，因而也存在
着不能使校准在信息包的前同步信号期间内收敛的问题。此外，作为一 例，图11的各本信息包的前同步信号期间为48jLiS、数据期间为lms。 另外，非专利文献4中所述的模拟-数字转换器，同样也存在着不能使校 准在前同步信号期间内收敛的问题。
如上所述， 一般来说，模拟-数字转换器的数字校准，从收敛时间长、 零信号时不能进行充分的校准等方面考虑，不能使校准在信息包的前同 步信号期间内收敛的可能性很高。
本发明的主要解决课题是在像无线电LAN、便携式电话机或蜂窝系 统那样的无线电系统中提供一种模拟-数字转换器和无线电收发两用电 路，具有低功耗且能进行使校准收敛在信息包信号的前同步信号期间内 的数字校准(digital calibration )。
如示出本发明的代表性的一例则如下所述。即，本发明的无线电接收电路的特征在于，具有高频电路部、与该高频电路部的输出连接的低 频电路部、与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器、与该模拟-数字转换器的输出连接的校准部、以及监视由上述高频电路部接收的接 收信号的信号监视部，上述信号监视部，具有监视在无线电系统内收发 的信号的状态并在接收发给本局的信息包信号前利用上述信号使上述 校准部工作的功能。
按照本发明，可以使适用于下 一代无线电系统的分辨能力高且抽样 率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的信息包信号的 前同步信号期间结束前收敛、进而能够削减无线电收发器的功耗。


图1是表示作为本发明第一实施例的无线电接收电路的框图的图。
图2A是表示本发明第一实施例中的接收电路的高频电路部的结构 例的图。
图2B是表示本发明第一实施例中的模拟-数字转换器的结构例和功 能的图。
图2C是表示本发明第一实施例中的数字校准部的结构例和功能的图。
图2D是说明本发明第 一 实施例中的数字校准部的工作的图。
图2E是表示本发明第一实施例中的信号监视部的结构例的图。
图3A是表示在终端局采用了作为本发明第一实施例的无线电接收
电路的无线电系统的结构例的图。
图3B是说明具有作为本发明第一实施例的无线电接收电路的终端
局的效果的图。
图4A是作为本发明第二实施例的无线电接收电路的框图。 图4B是第二实施例的工作说明图。 图5是作为本发明第三实施例的无线电接收电路的框图。 图6A是作为本发明的第四实施例的无线电收发器的框图。 图6B是第四实施例的工作说明图。
图7是作为本发明的第五实施例的无线电收发器的框图。 图8是作为本发明的第六实施例的无线电收发器的框图。 图9是作为本发明的第七实施例的无线电接收电路的框图。 图10是表示以往的一般无线电接收电路的结构例的图。 图ll是说明本发明的背景的图。
具体实施例方式
在无线电LAN等的CSMA/CA系统中，从基地局(基站)定期地 广播信标(beacon)信号、或在收发本信息包信号前由基地局向终端局 (终端装置)发送轮询(polling)信号。另外，终端局除节能模式以外， 还经常监视着其他终端局发出的信息包信号的存在(载波侦听)。
在本发明的各实施例中，通过利用这些信号的全部或一部分、或利 用从发送部对接收部施加的信号进行模拟-数字转换器的数字校准，使校 准在接收本信息包信号时的前同步信号期间内收敛。而且，为减低功耗， 除接收数据时和校准模拟-数字转换器时以外使电路的 一部分或全部为 休眠模式(sleep mode:"休眠"状态)、并在由信号监视部检测出其他 信号的存在后将处于休眠状态的电路从休眠模式唤醒而进行模拟-数字 转换器的校准。
此外，由于使用方式的不同可以在校准中利用的接收信号的期间有 时很短，数字校准当然也可能在本局的本信息包信号的校准期间内、或 在其以后收敛。
以下，边参照附图边详细说明本发明的实施例。
实施例1
首先，用图1~图3说明本发明第一实施例。
在图1中示出作为本发明第一实施例的无线电接收电路的框图。本 实施例1的无线电接收电路，具有高频电路部101、与该高频电路部的 输出连接的低频电路部(滤波器102、可变增益放大器103、自动增益 控制部107)、与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器104、进行 用于提高该模拟-数字转换器的有效分辨能力的校准的数字校准部105、由数字信号处理用处理器等构成的数字信号处理部106和用于检测接收 信号的信号监视部108。信号监视部108，判定接收信号的有无或种类， 并根据其判定结果控制模拟-数字转换器和数字校准部以及其他电路的 工作。
数字校准部105，具有如下功能以足够的振幅电平将发给本局的 信息包信号或发给其他局的信息包信号以及由无线电系统提供的信标 信号或轮询信号等接收信号传送到模拟-数字转换器104的输入部从而 进行该模拟-数字转换器的校准。
从天线输入的信号，在高频电路部101中放大并进一步将频率变换 为低的中间频率(或零频率)。中间频率信号，在由低频电路部的滤波 器102除去干扰波分量后，由可变增益放大器103放大，并输入到模拟 -数字转换器104。模拟-数字转换器104的输出，输入到数字校准部105。 数字校准部105，将模拟-数字转换器104的输出中所含有的转换误差校 准后输出。自动增益控制部107,根据数字校准部105的输出电平自动 地决定可变增益放大器103的增益，以使该放大器的输出等于或稍小于 模拟-数字转换器104的输入动态范围。
由数字校准部105校准后的数字信号，由数字信号处理部106进行 必要的滤波、解调处理、上位层的处理等。模拟-数字转换器104,通过 削减内部电路的运算放大器等的功耗而实现低功耗，作为其代价产生的 转换误差由数字校准部105进行校准，因此能以低的功耗实现分辨能力 高且抽样率高的模拟-数字转换器。
在高频电路部101的输出部，连接信号监^f见部108，用于判定接收 信号的有无或种类。根据信号监视部108的判定结果，控制模拟-数字转 换器104或数字校准部105的工作。作为控制的具体内容，例如，可以 考虑电源电压的控制、或使工作完全停止或一部分停止等，但当然并不 限定于此。
以下，用图2 (2A~2E)说明无线电接收电路的主要要素的具体结 构例。
首先，在图2A中示出高频电路部101的结构例。高频电路部101
具有带通滤波器1011、低噪声放大器1012、混频器1013和VC01014。 IOO是天线，109是收发切换部，IIO是发送电路。从天线100输入到高 频电路部101的接收信号，仅特定频带的信号通过带通滤波器1011,由 低噪声放大器1012放大后，进一步由混频器1013将频率变换为低的中 间频率(或零频率)，并作为IF信号输出。
接着，用图2B ~ 2D说明模拟-数字转换器104和数字校准部105。 在本实施例中，作为模拟-数字转换器104，选择了适于实现高抽样 率且高分辨能力的流水线型ADC。首先，用图2B说明该流水线型ADC 的工作原理。
在流水线型ADC中，例如，为进行N位的量化，串联连接了N个 MDAC ( Multiplying Digital to Analog Converter:倍增数模转换器)。各 MDAC，包括由在土Vref/4 (Vref为基准电压)具有阈值的2个比较器 构成的1.5b子ADC、减法部、2倍放大器(理想情况下，G=2)。当为 初级MDAC时，由1.5b子ADC将ADC输入电压量化为3个值，在次 级以后的情况下，由1.5b子ADC将从前级的MDAC传送的电压值量化 为3个值，并由减法部求出此时产生的量化误差，再由2倍放大器最大 放大到后级MDAC的满标度电压值，然后交由后级处理。按照这种方 式，每当通过各MDAC时能使分辨能力提高lb。
MDAC由开关电容电路实现，通过抽样模式和放大模式的组合，进 行减法和2倍放大。如设运算放大器的开环增益为A (Vout)、 1.5b子 ADC的输出为Di (=-1、 0、 1)，则MDAC的输入输出关系如下。
<formula>complex formula see original document page 12</formula>
以下，用图2C、图2D说明模拟-数字转换器104和数字校准部105 的结构例和工作。在本实施例中，为以低功耗实现抽样率高且分辨能力 高的ADC,采用了数字背景校准方式。即，如图2C所示，除主流水线 ADC以外，还具有数字背景误差校正部和参照用ADC。两组ADC的分 辨能力为目标分辨能力(N) + (l~2b)是适当的。
主流水线ADC例如由10级的1.5bMDAC和最末级的1.5bADC构 成，从该11级的各级分别输出1.5b量化的结果(Dl ~D11 )。此处，各 MDAC的运算放大器的增益A (Vout)可以由小的值、例如30db左右 满足。因此，根据上式，图2B的量化误差2倍放大器的增益G从2倍 减小到1.9倍。这时，如图2C所示，如用系数wi将数字值再现部的运 算变更为Dout=Dl+l/1.9*D2，则依然保持严密性。为搜索该系数wi, 在本校准方式中，利用LMS (LeastMean Square:最小均方)算法进行 系数wi (i=l~ll)的搜索。该算法如上所述，需要参照用ADC。参照 用ADC必须具有12b的ENOB，但是，配置在其前级的抽样保持电路 (S/H)以远低于抽样率fCLK的(1/K的)速率对输入信号进行抽样和 保持，因此其抽样率可以用低速(fCLK/K )。
计算数字值再现部的输出Dout与来自参照用ADC的输出d的误差 e，并根据其结果按照在图2C的右上方的框内示出的LMS算法更新数 字值再现部的系数wi。该算法为负反馈环路，因此如图2D所示可以自 动地收敛于正的wi值。到该收敛为止的时间在大多数情况下比终端局 接收本信息包短。
如上所述，不妨碍主ADC的A/D转换处理而在背景(background) 下连续地进行校准，因此即使是对伴随温度变化或电源电压变化的wi 值的时间性变化也能跟踪。
并且，作为实现信号监^L部108的电^^,例如，也可以4吏用由RF 标签(Tag)等使用的整流电路。在图2E中示出信号监视部108的结构 例。信号监视部108,具有整流电路部1081和与其输出侧连接的接收信 号判定部1082及控制部1083，具有将交流输入信号变换为直流电压的 振幅检波功能、根据振幅检波后的直流电压的大小判定接收信号的有无 的功能、根据该判定结果控制模拟-数字转换器104和数字校准部105的 至少一方的工作的功能。
整流电路部1081是包含电容元件(C01 ~C0n、 Cll ~Cln)和由场 效应晶体管等构成的整流元件(D01 ~D0n)的多级整流电路，可以对高
频信号即IF信号进行AC—DC变换而作为VDD输出。
图2E中示出的整流电路部是半波整流电路，各级的整流元件D01 和Dll、 D02和D12、 DOn和Dln分别串联连接。在输入端子a与各级 的整流元件Dll、 D12、 Dln之间连接着电容器COl、 C02、 COn。另夕卜， 在各级的整流元件Dll、 D12、 Dln的输出侧分别连接着电容器Cll、 C12、 Cln。输入端子b和输出端子d共用。
初级的整流元件DOl，当输入端子a的电压比输入端子b低时流过 电流，并对电容器C01进行充电。整流元件Dll,当输入端子a的电压 高于整流元件的阈值电压时流过电流，并将对电容器COl充电的电压充 电到电容器Cll。由此，在初级的整流电路的输出端子上，输出输入端 子a、 b的2倍的电压。以下，同样地，根据在输入端子a、 b之间输入 的中间频率的高频信号，在输出端子c、 d之间输出直流电压VDD。
由接收信号判定部1082#4居/人整流电^各部1081 ^T出的直流电压的 大小判定接收信号的有无，并根据其结果使控制部1083工作。即，信 号监视部108的控制部1083，在1个无线电系统内的各终端局，除接收 数据时和校准上述模拟-数字转换器时以外使上述模拟-数字转换器和校 准部以及其他电路的一部分或全部为休眠才莫式，并在4全测出在该无线电
模式唤醒而转换为平常模式，进行上述模拟-数字转换器的校准。
这样，信号监视部108具有如下功能不仅利用在该无线电系统内 收发的发给本局的信息包信号而且利用该无线电系统内的所有接收信 号生成用作电源的直流电压VDD并根据接收信号的状态对模拟-数字转 换器104和数字校准部105供给电力。
另外，当想要使信号监视部具有频率检测功能时，例如，只需在整 流电路前配置可变频带带通滤波器即可。
以下，用图3 (图3A、图3B)对采用了具有本发明的无线电接收 电路的终端局的无线电系统说明其结构和效果。
首先，在图3A中，无线电LAN系统1000，具有由l个基地局1004— l和多个终端局(STA—1 STA—m)构成的无线电系统1001、具有同
样结构的另一个无线电系统1002和连接该2个系统的有线网络103。无 线电系统，按照CSMA/CA ( Carrier Sens Multiple Access with Collision Avoidace:避免沖突的载波侦听多路访问)系统构成。各终端局，具有 本实施例的无线电接收电路，在与无线电系统1001对应的各终端局 (STA—1 ~STA—m)的各接收电路中，使共用的特定频带的信号通过 带通滤波器，并从高频电路部101的输出部输出。同样地，在与无线电 系统1002对应的各终端局(STAn)的各接收电路中，使共用的其他特 定频带的信号通过带通滤波器，并作为IF信号从高频电路部101的输出 部输出。或者，有时也可以4吏用无线电系统1001和无线电系统1002共 用的频带。
在无线电系统中，信号一般以信息包为单位到来。如图3B所示， 在CSMA/CA系统中，从基地局定期地广播信标信号、或在收发本信息 包信号前由基地局向终端局发送轮询信号。另外，终端局除节能模式以 外，经常监视着其他终端局发出的信息包信号的存在(载波侦听)。
在本实施例中，利用上述各信号、即信标信号、轮询信号、校准信 号或其他的用户(终端局)的本信息包收发信号的全部或一部分，使自 己的终端局的数字校准部105进行模拟-数字转换器104的数字校准。
另外，为减低功耗，除接收数据时和校准模拟-数字转换器104时以 外使电路的一部分或全部为休眠模式，当由信号监视部108检测出无线 电信号的存在时，将处于休眠状态的电路从休眠模式唤醒，进行数据接 收或模拟-数字转换器104的校准。例如，对于终端局2，如图3B所示， 信号监视部108不仅当发给本局的信息包信号存在时而且除发给本局的 信息包信号以外还检测出无线电信号的存在时都进行控制，以使模拟-数字转换器104的电源ADC—Vdd和数字校准部105的电源CAL—Vdd 接通。
这时，模拟-数字转换器104的输入信号，由可变增益放大器103和 自动增益控制部107放大到模拟-数字转换器的满标度范围、或与其接近 的范围，因此，可以使校准正常地进行。
在图3B的例中，利用来自基地局的信标信号和轮询信号，进行终
端局1的模拟-数字转换器的数字校准。按照这种方式，可以在终端局1 接收本信息包信号前、或至少在接收本信息包信号时的前同步信号期间
结束前使数字校准收敛。因此，例如，即使前同步信号期间为48juS左 右，也可以在接收本信息包信号时前使数字校准收敛。在终端局2中， 利用信标信号、轮询信号、校准信号和终端局1的本信息包收发信号的 全部，进行模拟-数字转换器的数字校准。按照这种方式，终端局2可以 在接收本信息包信号前使数字校准收敛。
为能有效地进行数字校准，必须使对模拟-数字转换器104的输入信 号充分地趋向于与模拟-数字转换器104的满标度接近的电平。 一般来 说，对于数字校准部105的收敛，即使是对模拟-数字转换器104输入了 电平充分地接近满标度的信号的状态下，收敛也需要作为数据接收准备 期间的前同步信号期间以上的时间。按照本实施例，利用上述各信号的 全部或一部分,使数字校准部105进行模拟-数字转换器104的数字校准， 因此可以在接收本信息包信号前、或至少在接收本信息包信号时的前同 步信号期间结束前使数字校准部105收敛。此外，在1个无线电系统1001 中，在大多数情况下，多个终端局处于工作状态，通过利用发给这些终 端局的本信息包信号或与基地局的收发信号，可以使数字校准更为提前 地收敛。
这样，无线电系统内的各终端局，构成为不仅利用在该无线电系统 内收发的发给本局的信息包信号而且利用该无线电系统内的所有接收 信号进行本局的数字校准，因此可以使适用于下一代无线电系统的分辨 能力高且抽样率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的 信息包信号的前同步信号期间结束前收敛。
另夕卜，由于除接收数据时和校准模拟-数字转换器时以外使电路的一 部分或全部为休眠模式、并在由信号监视部检测出其他信号的存在后将 处于休眠状态的电路从休眠模式唤醒而进行模拟-数字转换器的校准，从 而能够削减终端局的功耗。
实施例2
用图4 (图4A、图4B)说明本发明第二实施例。在图4A中示出作为本发明第二实施例的无线电接收电路的框图。 本实施例2的无线电接收电路，具有高频电路部201、与该高频电路部 的输出连接的低频电路部(滤波器202、可变增益放大器203、自动增 益控制部207)、与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器204、进 行用于提高该模拟-数字转换器的有效分辨能力的校准的数字校准部 205、由数字信号处理用处理器等构成的数字信号处理部206、用于检测 接收信号的信号监视部208和滤波器控制部209。滤波器控制部209， 具有根据信号监视部208的信号检测结果进行控制以使信号能够通过低 频电路部(或高频电路部)中所包含的滤波器的通频带的功能。此外， 除滤波器控制部209和与其有关的部分以外的结构，与第一实施例的结 构相同。
从天线输入的信号，在高频电路部201中放大并进一步将频率变换 为低的中间频率(或零频率)。中间频率信号在由滤波器202除去干扰 波分量后，由可变增益放大器203放大，并输入到模拟-数字转换器204。 模拟-数字转换器204的输出，输入到数字校准部205，将模拟-数字转换 器204的输出中所含有的转换误差校准后输出。自动增益控制部207根 据数字校准部205的输出电平自动地决定可变增益放大器203的增益， 以使该放大器的输出等于或稍小于模拟-数字转换器204的输入动态范 围。
由数字校准部205校准后的数字信号，由数字信号处理部206进行 必要的滤波、解调处理、上位层的处理等。模拟-数字转换器204,通过 削减内部电路的运算放大器等的功耗而实现低功耗，作为其代价产生的 转换误差由数字校准部205进行校准，因此能以低的功耗实现分辨能力 高且抽样率高的模拟-数字转换器。
在高频电路部201的输出部，连接信号监视部208，可以判定接收 信号的有无或种类。根据信号监视部208的判定结果，控制模拟-数字转 换器204或数字校准部205的工作。作为控制的具体内容，例如，可以 考虑电源电压的控制、或使工作完全停止或一部分停止，但当然并不限 定于此。
例如，对于终端局2，如图4B所示，信号监视部208不仅当发给本 局的信息包信号存在时而且除发给本局的信息包信号以外还检测出无 线电信号的存在时都进行控制，以使模拟-数字转换器204的电源ADC— Vdd和数字校准部205的电源CAL—Vdd接通。
在本实施例中，并且，将信号监视部208的输出输入到滤波器控制 部209。信号监视部208，例如具有频率判定功能，因此可以知道到来 信号的频率，通过将该信息输入到滤波器控制部209,由滤波器控制部 209控制滤波器202的通频带，以使到来信号的频率在滤波器202的通 频带内。
例如，如图4B所示，如设滤波器202的通频带频率为fc、设可选 择的通频带频率为fl、 f2,并使终端局2为本局(通频带频率=。)，则 当发送发给本局以外的例如发给终端局1的本信息包信号时将通频带频 率控制为fl、并将发送发给本局的本信息包信号时的通频带频率控制为 f2。按照这种控制方式，不管到来信号的频率如何，即，即使对本局来 说是无用波或干扰波，也能对模拟-数字转换器204的输入部传送足够大 的信号，因此可以促进校准的收敛。
按照本实施例，可以使适用于下一代无线电系统的分辨能力高且抽 样率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的信息包信号
的前同步信号期间结束前收敛。而且，能够削减无线电收发器的功耗。 实施例3
在图5中示出作为本发明第三实施例的无线电接收电路的框图。本 实施例3的无线电接收电路，具有高频电路部301、与该高频电路部的 输出连接的低频电路部(滤波器302、可变增益放大器303、自动增益 控制部307)、与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器304、进行 用于提高该模拟-数字转换器的有效分辨能力的校准的数字校准部305、 由数字信号处理用处理器等构成的数字信号处理部306、用于检测接收 信号的信号监视部308、滤波器控制部309和电源管理部310。此外， 除电源管理部310和与其有关的部分以外的结构，与第二实施例的结构 相同。 从天线输入的信号，在高频电路部301中放大并进一步将频率变换 为低的中间频率(或零频率)。中间频率信号，在由滤波器302除去干 扰波分量后，由可变增益放大器303放大，并输入到模拟-数字转换器 304。模拟-数字转换器304的输出，输入到数字校准部305，将模拟-数 字转换器304的输出中所含有的转换误差校准后输出。自动增益控制部 307，根据数字校准部305的输出电平自动地决定可变增益放大器303 的增益，以使该放大器的输出等于或稍小于模拟-数字转换器304的输入 动态范围。由数字校准部305校准后的数字信号，由数字信号处理部306 进行必要的滤波、解调处理、上位层的处理等。模拟-数字转换器304， 通过削减内部电路的运算放大器等的功耗而实现低功耗，作为其代价产 生的转换误差由数字校准部305进行校准，因此能以低的功耗实现分辨 能力高且抽样率高的模拟-数字转换器。
在高频电路部301的输出部，连接信号监视部308,可以判定接收 信号的有无或种类。在信号监视部308的输出部，连接电源管理部310， 电源管理部310,根据信号监视部308的信号有无的判定结果或信号种 类的判定结果，控制滤波器302、可变增益放大器303、模拟-数字转换 器304、数字校准部305、数字信号处理部306等的一部分或全部的电 源电压，从而可以实现低功耗化。
例如，当信号监视部308判定为有信号(即使包含干扰波)时，使 除数字信号处理部306以外的所有电路的电源接通，由数字校准部305 进行模拟-数字转换器304的数字校准。另外，例如当信号监视部308利 用其频率判定功能判定为有所需波信号时，为接收数据，使包括数字信
号处理部306的所有电路的电源接通。这些始终只是一例，当然并不限 定于此。
信号监视部308的输出被输入到滤波器控制部309。信号监视部 308，可以利用其频率判定功能得知到来信号的频率，因此，通过将该 信息输入到滤波器控制部309，由滤波器控制部309控制滤波器302的 通频带，以使到来信号的频率在滤波器302的通频带内。
这样，在本实施例中，无线电系统内的各终端局，不仅利用在该无
线电系统内收发的发给本局的信息包信号而且利用该无线电系统内的 所有接收信号进行本局的数字校准。按照这种结构，各终端局不管到来 信号的频率如何，即，即使对本局来说是无用波或干扰波，也能对模拟
-数字转换器304的输入部传送足够大的信号，因此可以促进校准的收敛。
按照本实施例，可以使适用于下一代无线电系统的分辨能力高且抽 样率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的信息包信号 的前同步信号期间结束前收敛。而且，能够削减无线电收发器的功耗。
实施例4
用图6 (图6A、图6B)说明本发明的第四实施例。 在图6A中示出作为本实施例的无线电收发器的框图。无线电收发 器，具有与收发切换部401连接的无线电接收电路和无线电发送电路部 409。无线电接收电路，具有高频电路部402、与该高频电路部的输出连 接的低频电路部(滤波器403、可变增益放大器404、自动增益控制部 408)、与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器405、进行用于提 高该模拟-数字转换器的有效分辨能力的校准的数字校准部406和由数 字信号处理用处理器等构成的数字信号处理部407。低频电路部、模拟-数字转换器和数字校准部的结构，与第 一实施例的结构相同。
从天线输入的接收信号，在通过了收发切换部401后，在高频电路 部402中放大并进一步将频率变换为低的中间频率(或零频率)。中间 频率信号，在由滤波器403除去干扰波分量后，由可变增益放大器404 放大，并输入到模拟-数字转换器405。模拟-数字转换器405的输出，输 入到数字校准部406,将模拟-数字转换器405的输出中所含有的转换误 差校准后输出。自动增益控制部408，根据数字校准部406的输出电平 自动地决定可变增益放大器404的增益，以使该放大器的输出等于或稍 小于模拟-数字转换器405的输入动态范围。由数字校准部406校准后的 数字信号，由数字信号处理部407进行必要的滤波、解调处理、上位层 的处理等。模拟-数字转换器405,通过削减内部电路的运算放大器等的 功耗而实现低功耗，作为其代价产生的转换误差由数字校准部406进行
校准，因此能以低功耗实现分辨能力高且抽样率高的模拟-数字转换器。
在本实施例中，终端局如图6B所示进行控制，以使才莫拟-数字转换 器405的电源ADC—Vdd和数字校准部406的电源CAL—Vdd在发送 信息包信号的发送期间接通，并将本局的发送信号TX用作电力源。即， 利用在发送信息包信号的发送期间从与收发切换部401连接的无线电发 送电3各部409经由收发切换部401施加于接收侧的信号，由数字4交准部 406进行模拟-数字转换器405的校准。
上述的从发送侧向接收侧的信号施加，通常，根据收发切换部401 的收发通路间的隔离限度，作为从发送侧向接收侧的发送信号漏泄自然 地实现，但当然也可以通过有意图地设定收发切换部401的特性调整从 发送侧向接收侧的信号施加量。
按照本实施例，可以使适用于下一代无线电系统的分辨能力高且抽 样率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的信息包信号 的前同步信号期间结束前收敛。而且，能够削减无线电收发器的功耗。
实施例5
用图7说明本发明的第五实施例。
图7是作为本实施例的无线电收发器的框图。无线电收发器，具有 与收发切换部501连接的无线电接收电路和无线电发送电路部509。无 线电接收电路，具有高频电路部502、与该高频电路部的输出连接的低 频电路部(滤波器503、可变增益放大器504、自动增益控制部508)、 与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器505、进行用于提高该模 拟-数字转换器的有效分辨能力的校准的数字校准部506、由数字信号处 理用处理器等构成的数字信号处理部507和信号监视部510。低频电路 部、模拟-数字转换器和数字校准部的结构，与第一实施例的结构相同。
从天线输入的接收信号，在通过了收发切换部501后，在高频电路 部502中放大并进一步将频率变换为低的中间频率(或零频率)。中间 频率信号，在由滤波器503除去干扰波分量后，由可变增益放大器504 放大，并输入到模拟-数字转换器505。模拟-数字转换器505的输出，输 入到数字校准部506,将模拟-数字转换器505的输出中所含有的转换误差校准后输出。自动增益控制部508,根据数字校准部506的输出电平 自动地决定可变增益放大器504的增益，以使该放大器的输出等于或稍 小于模拟-数字转换器505的输入动态范围。由数字校准部506校准后的 数字信号，由数字信号处理部507进行必要的滤波、解调处理、上位层 的处理等。模拟-数字转换器505，通过削减内部电路的运算放大器等的 功耗而实现低功耗，作为其代价产生的转换误差由数字校准部506进行 校准，因此能以低的功耗实现分辨能力高且抽样率高的才莫拟-数字转换 器。
利用在发送信号时从与收发切换部501连接的无线电发送电路部 509经由收发切换部501施加于接收侧的信号，由数字校准部506进行 模拟-数字转换器505的校准。上述的从发送侧向接收侧的信号施加，通 常，根据收发切换部501的收发通路间的隔离限度，作为从发送侧向接 收侧的发送信号漏泄自然地实现，但当然也可以通过有意图地设定收发 切换部501的特性调整从发送侧向接收侧的信号施加量。
在本实施例中，并且，在高频电路部502的输出部，连接信号监视 部510，可以判定接收信号的有无或种类。根据信号监视部510的判定 结果，控制模拟-数字转换器505或数字校准部506的工作。作为控制的 具体内容，例如，为削减功耗，可以考虑电源电压的控制、或使工作完 全停止或一部分停止，但当然并不限定于此。即，在本实施例中，不仅 利用本局的发送信号而且还利用上述各实施例中所述的该无线电系统
内的所有接收信号进行本局的数字校准。
按照本实施例，可以使适用于下 一代无线电系统的分辨能力高且抽 样率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的信息包信号
的前同步信号期间结束前收敛。而且，能够削减无线电收发器的功耗。 实施例6
用图8说明本发明的第六实施例。
图8是作为本实施例的无线电收发器的框图。无线电收发器，具有 与收发切换部601连接的无线电接收电路和无线电发送电路部610。无 线电接收电路，具有高频电路部602、与该高频电路部的输出连接的低
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频电路部(滤波器603、可变增益放大器604、自动增益控制部608)、 与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器605、进行用于提高该模 拟-数字转换器的有效分辨能力的校准的数字校准部606、由数字信号处 理用处理器等构成的数字信号处理部607、信号监视部609、滤波器控 制部611和电源管理部612。低频电路部、模拟-数字转换器和数字校准 部的结构，与第一实施例的结构相同。
从天线输入的接收信号，在通过了收发切换部601后，在高频电路 部602中放大并进一步将频率变换为低的中间频率(或零频率)。中间 频率信号，在由滤波器603除去干扰波分量后，由可变增益放大器604 放大，并输入到模拟-数字转换器605。模拟-数字转换器605的输出，输 入到数字校准部606,将模拟-数字转换器605的输出中所含有的转换误 差校准后输出。自动增益控制部608,根据数字校准部606的输出电平 自动地决定可变增益放大器604的增益，以使该放大器的输出等于或稍 小于模拟-数字转换器605的输入动态范围。由数字校准部606校准后的 数字信号，由数字信号处理部607进行必要的滤波、解调处理、上位层 的处理等。模拟-数字转换器605,通过削减内部电路的运算放大器等的 功耗而实现低功耗，作为其代价产生的转换误差由数字校准部606进行 校准，因此能以低的功耗实现分辨能力高且抽样率高的模拟-数字转换 器。
在本实施例中，利用在发送信号时从与收发切换部601连接的无线 电发送电路部610经由收发切换部601施加于接收侧的信号，由数字校 准部606进行模拟-数字转换器605的校准。上述的从发送侧向接收侧的 信号施加，通常根据收发切换部601的收发通路间的隔离限度作为从发 送侧向接收侧的发送信号漏泄自然地实现，但当然也可以通过有意图地 设定收发切换部601的特性调整从发送侧向接收侧的信号施加量。
在本实施例中，进一步在高频电路部602的输出部连接信号监^见部 609，可以判定接收信号的有无或种类。根据信号监视部609的判定结 果来控制模拟-数字转换器605或数字校准部606的工作。作为控制的具 体内容，例如，为削减功耗而可以考虑电源电压的控制、或使工作完全停止或一部分停止，但当然并不限定于此。
在本实施例中，进一步将信号监视部609的输出输入到滤波器控制 部611。信号监视部609，例如具有频率判定功能，因此可以知道到来信 号的频率，通过将该信息输入到滤波器控制部611,由滤波器控制部611 控制滤波器603的通频带，以使到来信号的频率在滤波器603的通频带 内。按照这种控制方式，不管到来信号的频率如何，即，即使对本局来 说是无用波或干扰波，也能对模拟-数字转换器605的输入部传送足够大 的信号，因此可以促进校准的收敛。
按照本实施例，可以使适用于下一代无线电系统的分辨能力高且抽 样率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的信息包信号 的前同步信号期间结束前收敛。而且，能够削减无线电收发器的功^^。
实施例7
在图9中示出本发明的第七实施例。图9是作为本实施例的无线电 接收电路的框图。无线电接收电路，由高频电路部701、与该高频电路 部的输出连接的低频电路部(滤波器702、可变增益放大器703、自动 增益控制部706)、与该低频电路部的输出连接的模拟-数字转换器704、 数字校准部兼数字信号处理部705和信号监视部707构成。除数字校准 部兼数字信号处理部705以外的结构，与第一实施例的结构相同。
从天线输入的接收信号，在高频电路部701中放大并进一步将频率 变换为低的中间频率(或零频率)。中间频率信号，在由滤波器702除 去干扰波分量后，由可变增益放大器703放大，并输入到模拟-数字转换 器704。模拟-数字转换器704的输出，输入到数字校准部兼数字信号处 理部705。数字校准部兼数字信号处理部705，将模拟-数字转换器704 的输出中所含有的转换误差校准后输出，并进一步对其输出进行必要的 滤波、解调处理、上位层的处理等。自动增益控制部706,根据从数字 校准部兼数字信号处理部705得到的校准后的信号电平自动地决定可变 增益放大器703的增益，以使该放大器的输出等于或稍小于模拟-数字转 换器704的输入动态范围。模拟-数字转换器704，通过削减内部电路的 运算放大器等的功耗而实现低功耗，作为其代价产生的转换误差由数字 校准部兼数字信号处理部705进行校准，因此能以低的功耗实现分辨能 力高且抽样率高的模拟-数字转换器。
在高频电路部701的输出部，连接信号监视部707,可以判定接收 信号的有无或种类。根据信号监视部707的判定结果，控制模拟-数字转 换器704或数字校准部兼数字信号处理部705的工作。作为控制的具体 内容，例如，为削减功耗，可以考虑电源电压的控制、或使工作完全停 止或一部分停止，^f旦当然并不限定于此。
在本实施例中，通过特意地将数字信号处理部安装在同一芯片上， 可以有效地利用其强大的数字信号处理能力，从而能够高精度地校准模 拟-数字转换器704的输出。另外，由于将数字信号处理部安装在同一芯 片上，易于进行信号监视部707的上述控制。
按照本实施例，可以使适用于下一代无线电系统的分辨能力高且抽 样率高的数字校准型模拟-数字转换器的校准在想要接收的信息包信号
的前同步信号期间结束前收敛。而且，能够削减无线电收发器的功耗。
此外，在以上所有的本发明的各实施例中，当然可以考虑各种各样 的变形的情况，即可以将从高频电路部和低频电路部直到数字信号处理 部都安装在同一芯片上、还可以将直到数字校准部的部分安装在同一芯 片上、还可以将直到模拟-数字转换器的部分安装在同一芯片上、还可以 将直到模拟-数字转换器之前(模拟-数字转换器除外)的部分安装在同 一芯片上等。
例如，由高频电路部、低频电路部、模拟-数字转换器、校准部、信 号监视部构成的无线电接收电路，可以集成在一个芯片上实现。或者， 也可以将高频电路部、低频电路部、模拟-数字转换器、校准部、信号监 视部、数字信号处理用处理器部集成在一个芯片上实现。或者，将由高 频电路部、低频电路部、模拟-数字转换器、校准部构成的无线电接收电 路部和发送电路部集成在一个芯片上实现。或者，将由高频电路部、低 频电路部、模拟-数字转换器、校准部构成的无线电接收电路部、发送电 路部和数字信号处理用处理器部集成在一个芯片上实现。
权利要求
1.一种无线电接收电路，其特征在于，具有高频电路部；与上述高频电路部的输出相连接的低频电路部；与上述低频电路部的输出相连接的模拟-数字转换器；与上述模拟-数字转换器的输出相连接的校准部；以及监视由上述高频电路部接收的接收信号的信号监视部，其中，上述信号监视部具有以下功能监视在无线电系统内进行收发的信号的状态并利用上述信号在接收发给本局的信息包信号之前使上述校准部工作。
2. 根据权利要求1所述的无线电接收电路，其特征在于， 上述信号监视部具有以下功能当作为上述接收信号而检测出发给本局的信息包信号和发给其他局的信息包信号以及由上述无线电系统 提供的信标信号或轮询信号时，使上述校准部执行上述模拟-数字转换器 的校准。
3. 根据权利要求2所述的无线电接收电路，其特征在于， 上述信号监视部具有以下功能根据上述接收信号的检测结果而将处于通常断开状态的上述模拟-数字转换器和校准部以及其他电路的工 作状态控制为接通状态。
4. 根据权利要求1所述的无线电接收电路，其特征在于，上述信号监视部具有整流电路部和与其输出侧相连接的接收信号 判定部以及控制部，上述信号监视部具有将上述接收信号变换为直流电压的振幅检波 功能；根据振幅检波后的直流电压的大小来判定上述接收信号的有无的 功能；以及根据上述判定结果来控制上述模拟-数字转换器和上述校准部 的至少一方的工作的功能。
5. 根据权利要求1所述的无线电接收电路，其特征在于， 上述信号监视部具有 除接收数据时和校准模拟-数字转换器时以外，使上述模拟-数字转换器和校准部以及其他电路的 一部分或全部为休眠模式的功能；和在检测出在上述无线电系统内进行收发的其他信号的存在后将处 于上述休眠模式的上述各电路从该休眠模式中唤醒以使其执行上述模 拟-数字转换器的校准的功能。
6. 根据权利要求1所述的无线电接收电路，其特征在于， 在上述信号监视部的输出侧具有滤波器控制部，该滤波器控制部具有以下功能根据上述信号监视部的信号检测结果来进行控制，以使信号能通过 上述低频电路部或上述高频电路部所包含的滤波电路的通频带。
7. 根据权利要求1所述的无线电接收电路，其特征在于， 在上述信号监视部的输出侧具有电源管理部，该电源管理部具有以下功能根据上述信号监视部的信号检测结果使无线电接收电路部内的全 部或一部分电路的电源电压断开。
8. 根据权利要求1所述的无线电接收电路，其特征在于， 上述高频电路部、上述低频电路部、上述模拟-数字转换器、上述校准部、以及上述信号监视部集成在一个芯片上而构成。
9. 根据权利要求1所述的无线电接收电路，其特征在于， 上述高频电路部、上述低频电路部、上述模拟-数字转换器、上述校准部、上述信号监视部、以及上述数字信号处理用处理器部集成在一个 芯片上而构成。
10. —种无线电收发两用电路，其特征在于， 具有无线电接收电路部、无线电发送电路部和收发切换部， 上述无线电接收电路部具有高频电路部；与上述高频电路部的输出相连接的低频电路部；与上述低频电路部的输出相连接的模拟-数字转 换器；以及与上述模拟-数字转换器的输出相连接的校准部，还具有以下功能利用在无线电系统内进行收发的发给本局的信息 包信号以外的信号而使上述模拟-数字转换器和上述校准部工作。
11. 根据权利要求10所述的无线电收发两用电路，其特征在于，于接收侧的信号，具有以下功能通过以足够的振幅电平将上述信号传 送到上述模拟-数字转换器的输入部而由上述校准部进行上述模拟-数字 转换器的校准。
12. 根据权利要求10所述的无线电收发两用电路，其特征在于，于接i欠侧的信号的信号监视部，' '、 、' '上述信号监视部具有以下功能利用上述信号在接收发给本局的信 息包信号之前使上述校准部工作。
13. 根据权利要求12所述的无线电收发两用电路，其特征在于， 上述信号是发给本局的信息包信号和发给其他局的信息包信号以及由上述无线电系统提供的信标信号或轮询信号，上述信号监视部具有 当检测出上述信号时执行上述模拟-数字转换器的校准的功能。
14. 根据权利要求10所迷的无线电收发两用电路，其特征在于，于接i欠侧的信号的信号监视部，'、'、 ；' '具有以下功能根据上述信号监视部对上述信号的检测结果来控制 上述模拟-数字转换器和上述校准部的工作。
15. 根据权利要求11所述的无线电收发两用电路，其特征在于， 在上述信号监视部的输出端设置有滤波器控制部， 上述滤波器控制部具有以下功能根据上述信号监视部的信号检测结果来进行控制以使信号能通过上述低频电路部或上述高频电路部所 包含的滤波电路的通频带。
16. 根据权利要求11所迷的无线电收发两用电路，其特征在于， 在上述信号监视部的输出端设置有电源管理部，上述电源管理部具有以下功能根据上述信号监视部的信号检测结 果来使无线电接收电路部内的全部或一部分电路的电源电压断开。
17. 根据权利要求10所述的无线电收发两用电路，其特征在于， 包含上述高频电路部、上述低频电路部、上述模拟-数字转换器以及 上述校准部而构成的无线电接收电路部和发送电路部集成在一个芯片 上而构成。
18. 根据权利要求IO所述的无线电收发两用电路，其特征在于， 包含上述高频电路部、上述低频电路部、上述模拟-数字转换器以及上述校准部而构成的无线电接收电路部、发送电路部和数字信号处理用 处理器部集成在一个芯片上而构成。
19. 一种无线电收发两用电路的校准方法，该无线电收发两用电路构 成为在无线电系统内使用，且包括具有高频电路部、与该高频电路部 的输出相连接的低频电路部、与该低频电路部的输出相连接的模拟-数字 转换器、以及与该模拟-数字转换器的输出相连接的校准部的无线电接收 电路部；无线电发送电路部；以及收发切换部，上述校准方法的特征在于，具有监视在上述无线电系统内进行收发的信号的状态的步骤；和利用发给本局的信息包信号或发给其他局的信息包信号以及由无线电系统提供的信标信号或轮询信号而使上述模拟-数字转换器和上述校准部工作的步骤。
20. 根据权利要求19所述的无线电收发两用电路的校准方法，其特 征在于，除接收数据时和校准上述模拟-数字转换器时以外，使上述模拟-数 字转换器和上述校准部以及其他电路的至少 一部分为休眠模式，在检测出在该无线电系统内进行收发的信号的存在后，将处于上述 休眠模式的上述模拟-数字转换器、上述校准部以及上述其他电路分别从 上述休眠模式转换为平常模式来进行上述模拟-数字转换器的校准。
全文摘要
本发明提供一种无线电接收电路、无线电收发两用电路及其校准方法。在本发明中，利用信标信号、轮询信号或其他的用户信号、或利用从发送侧对接收侧施加的信号来进行模拟-数字转换器的数字校准。特别是为了减低功耗，除接收数据时和校准模拟-数字转换器时以外使电路的一部分或全部为休眠模式、在由信号监视部检测出其他信号的存在后，将处于休眠状态的电路从休眠模式唤醒而进行模拟-数字转换器的校准。根据本发明，能够克服采用以往的数字校准型模拟-数字转换器不能使校准在信息包的前同步信号期间内收敛的问题。
文档编号H04B1/40GK101345540SQ200810137670
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月8日 优先权日2007年7月9日
发明者大岛俊, 山肋大造 申请人:株式会社日立制作所