ソフトウェア無線端末用超低消費電力GHz帯RF DSPの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205053
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 坪内 和夫 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (30006283)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 亀田 卓 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10343039) ; 中瀬 博之 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (60312675)
• Keywords: ソフトウェア無線 / 低消費電力 / RF DSP / 電流モードアナログ信号処理 / スペクトラム拡散通信 / OFDM / FIRフィルタ / ASIC

Research Abstract

本研究では、低消費電力マルチバンドアーキテクチャ実現のため、電流モードプログラマブルデバイスを応用して、ヘテロダイン方式を用いた電流モードソフトウェア無線(SDR)用アーキテクチャを提案・設計した。
まず、SDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである、スイッチトカレントプログラマブルFIRフィルタと、FIRフィルタがプログラマブル動作するために必要なプログラマブルタップ係数回路を提案した。タップ係数回路はカレントミラー回路とMOSトランジスタのみで構成されており、従来のディジタルCMOSプロセスを用いた超小型LSIが製作可能である。次に、4ビット分解能を有するタップ係数LSIを試作・評価し、LSIの出力電流実測値を用いたW-CDMA用32タップベースバンドFIRローパスフィルタが、ビット誤り率特性の計算機シミュレーションにおいて、プログラマブルフィルタとして十分実用可能であることを示した。
さらに、スイッチトカレントフィルタと同様にSDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである電流モードミキサを提案し、試作LSIよりその動作を実証した。GHzオーダの周波数を実現するディジタルクロックを局部発振器として用いた電流モードミキサは、電流信号をあらゆる周波数へ変換するマルチバンドを可能とする。次に、スイッチトカレントフィルタと電流モードミキサを用いて、IF帯からベースバンド帯まで電流モード回路で構成した小型電流モードSDRアーキテクチャを設計した。ヘテロダイン方式でありながらプログラマビリティを有するSDRアーキテクチャの消費電力が、A/Dを用いたアーキテクチャの1/11であることを実証した。

Research Products

• [Publications] S.Saigusa: "A current-mode analog programmable FIR filter for SDR terminals"Proc. 2002 Int. tech. Conf. Circuits/Systems, Computers and Commun. (ITC-CSCC 2002). 78-81 (2002)
• [Publications] S.Saigusa: "Switched current analog programmable FIR filter for software defined radio"Extended Abst. 2002 Int. Conf. Solid State Devices and Materials (SSDM 2002). 380-381 (2002)
• [Publications] S.-K.Kim: "Current mode FFT LSI for OFDM with high accuracy"Extended Abst. 2002 Int. Conf. Solid Devices and Materials (SSDM 2002). 378-379 (2002)
• [Publications] S.-K.Kim: "New current attenuator circuit in the current mode FFT LSI for OFDM"Proc. 2002 IEEE Asia Pacific Conf. Circuits and Systems. 442 (2002)