JP2000091939A - 周波数変換装置及びそれを用いた無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来の周波数変換装置では，コストが増大す
る等の問題があった。 【解決手段】 上記複数の局部発振周波数のうち周波数
が低い一部の信号のみを，予め定められたビーコン信号
が局部発振周波数の信号と混合されて生成された中間周
波数のビーコン信号に基づいて位相同期ループにより生
成することにより，装置のコスト等を低減や周波数精度
の向上を図ったものである。これにより，周波数が低い
一部の局部発振周波数の信号だけを位相同期ループを用
いて生成しても，他の周波数が高い局部発振周波数の信
号に生じた周波数偏差や位相雑音は補償又は相殺される
ため，高い周波数精度を得ることができる。この結果，
準ミリ波やミリ波帯で用いられる構成が複雑で大型，高
価で消費電力も大きい位相同期発振器の必要数が少なく
なり，装置の簡素化及び小型化，設置及び運用コストの
低減を図ることができる。周波数精度を向上させると共
に装置の小型化及び低コスト化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，周波数変換装置及
びそれを用いた無線通信システムに係り，詳しくは，受
信された無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数
変換したり，送信する中間周波数の信号を無線周波数の
信号に周波数変換する周波数変換装置及びそれを用いた
無線通信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年におけるデータ通信の急速な普及に
伴って高速な回線網への需要はますます増加している。
しかしながら，有線網によって提供される高速回線は，
一般の消費者にとって依然として高価なものであり，よ
り低価格なサービスを提供することができるローカルな
無線通信網の研究開発が盛んに行われている。このロー
カル無線網は，小さなアンテナで十分な利得を得ること
ができる準ミリ波（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ），さらには
ミリ波帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）という高い周波
数帯域を利用して，例えば電話交換局等に設けられたハ
ブ局から所定範囲の地域にいる複数の子局に高速な双方
向データ通信回線を提供したり，ローカルなテレビ電話
サービスを行う場合等に利用される。上記準ミリ波やミ
リ波帯のような高い無線周波数の信号を利用して無線通
信を行う場合，例えば数１０〜数１００ＭＨｚ程度の中
間周波数の信号を介して，分離復号化等の受信処理，復
号化合成等の送信処理，信号の増幅等を行うことによ
り，上記受信及び送信処理や信号増幅等に必要な回路構
成を簡素化及び低価格化するのが一般的である。上記無
線周波数の信号を上記中間周波数の信号に周波数変換し
たり，上記中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波
数変換する周波数変換装置の構成例を図１６に示す。上
記周波数変換装置は，例えば子局側に設けられたもので
あり，ハブ局から送信された電波が受信用アンテナ１０
０１により受信される。受信用アンテナ１００１により
受信された電波のうち，受信の対象となる例えば２２．
６ＧＨｚ〜２３．０ＧＨｚの複数の周波数チャンネルを
含む無線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号が，パンドパスフ
ィルタ１００２により取り出される。上記パンドパスフ
ィルタ１００２により取り出された無線周波数帯ＲＦ
（Ｒｘ）の信号は，低雑音増幅器１００３により適当な
振幅に増幅された後，受信用のミキサー１００４により
送受信共用の局部発振周波数ＬＯ１，例えば２１ＧＨｚ
の信号と混合される。上記局部発振周波数ＬＯ１の信号
は，位相同期発振器１１００により生成される局部発振
信号である。

【０００３】上記位相同期発振器１１００には，カウン
ター回路１１０２，周波数比較器１１０３，ループフィ
ルター１１０５，電圧制御発振器１１０６を含む位相同
期ループ（Phase Locked Loop)，周波数逓倍器１１０
７，１１０９等が備えられていいる。上記位相同期発振
器１１００において，上記電圧制御発振器１１０６から
出力される信号は上記カウンター回路１１０２により例
えば１７５分周される。上記カウンター回路１１０２か
ら出力された信号は，高安定度の水晶発振器を用いた基
準発振器１２０４から供給される例えば１０ＭＨｚの基
準信号と上記周波数比較器１１０３により比較され，両
者の差に相当する電圧がループフィルター１１０５によ
り適切な周波数特性にて増幅される。そして，上記ルー
プフィルター１１０５からの電圧出力が上記電圧制御発
振器１１０６の制御入力にフィードバックされる。上記
電圧制御発振器１１０６から出力される１．７５ＧＨｚ
の信号は，周波数逓倍器１１０７により４逓倍され７．
０ＧＨｚの信号が生成される。上記周波数逓倍器１１０
７の出力に含まれるそれ以外の信号はバンドパスフィル
タ１１０８により除去される。さらに，上記バンドパス
フィルタ１１０８から出力される信号は，周波数逓倍器
１１０９により３逓倍され２１．０ＧＨｚの信号が生成
される。上記周波数逓倍器１１０９の出力に含まれるそ
れ以外の信号はバンドパスフィルタ１１１０により除去
される。これにより，上記位相同期発振器１１００にお
いて，高安定の基準発振器１２０４の周波数精度とほぼ
同じ精度の局部発振周波数ＬＯ１（２．１ＧＨｚ）の信
号が得られる。そして，上記局部発振周波数ＬＯ１の信
号は，バンドパスフィルタ１１１０から出力された後，
増幅器１１１２により増幅され，受信用のミキサー１０
０４に供給される。

【０００４】上記受信用のミキサー１００４の出力に
は，上記無線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号と局部発振周
波数ＬＯ１の信号との和と差の周波数成分が含まれる。
このうち，両者の差の信号である１．６ＧＨｚ〜２．０
ＧＨｚの中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号が，バンド
パスフィルタ１００５により選択され，増幅器１００６
で増幅された後，受信用のミキサー１００７に供給され
る。上記受信用のミキサー１００７では，上記中間周波
数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号と，位相同期発振器１２００
から供給される局部発振周波数ＬＯ２，例えば１．１Ｇ
Ｈｚの信号とが混合される。上記局部発振周波数ＬＯ２
の信号は，位相同期発振器１２００により生成される局
部発振信号である。上記位相同期発振器１２００には，
カウンター回路１２０２，周波数比較器１２０３，ルー
プフィルター１２０５，電圧制御発振器１２０６を含む
位相同期ループと，水晶発振器を利用した高精度の基準
発振器１２０４とが備えられている。上記位相同期発振
器１２００において，上記電圧制御発振器１２０６から
出力される信号は上記カウンター回路１２０２により例
えば１１０分周される。上記カウンター回路１２０２か
ら出力された信号は，上記周波数比較器１２０３により
上記基準発振器１２０４から供給される１０ＭＨｚの基
準信号と比較され，両者の差に相当する電圧がループフ
ィルター１２０５により適切な周波数特性にて増幅され
る。そして，上記ループフィルター１２０５からの電圧
出力が上記電圧制御発振器１２０６の制御入力にフィー
ドバックされる。これにより，上記位相同期発振器１２
００において，高安定の基準発振器１２０４の周波数精
度とほぼ同じ精度の局部発振周波数ＬＯ２（１１００Ｍ
Ｈｚ）の信号が得られる。上記受信用のミキサー１００
７の出力には，上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号
と上記局部発振周波数ＬＯ２の信号との和と差の周波数
成分が含まれる。このうち，両者の差の信号である５０
０ＭＨｚ〜９００ＭＨｚの周波数成分ＩＦ２（Ｒｘ）
が，バンドパスフィルタ１００８により取り出される。
上記バンドパスフィルタ１００８により取り出され中間
周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号は，増幅器１００９で増
幅された後，分配・合成器１０１０に供給され，さらに
ＩＦケーブルを介して図示しない復調装置に供給され
る。このようにして，受信された無線周波数帯ＲＦ（Ｒ
ｘ）の信号が，適当な中間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信
号に周波数変換される。

【０００５】一方，図示しない変調装置からＩＦケーブ
ルを介して供給される例えば１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの
中間周波数帯ＩＦ２（Ｔｘ）の信号は，分配・合成器１
０１０を経由して，増幅器１０１２により増幅され，送
信用のミキサー１０１３に供給される。尚，受信用の中
間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）と送信用の中間周波数帯ＩＦ
２（Ｔｘ）は異なる周波数領域に割り当てられている。
上記送信用のミキサー１０１３では，上記中間周波数帯
ＩＦ２（Ｔｘ）の信号が，上記位相同期発振器１２００
から出力される局部発振周波数ＬＯ２の信号と混合され
る。上記送信用のミキサー１０１３の出力には，上記中
間周波数帯ＩＦ２（Ｔｘ）の信号と上記局部発振周波数
ＬＯ２の信号との和と差の信号が含まれるが，このうち
両者の和の信号である１．１１ＧＨｚ〜１．１６ＧＨｚ
の中間周波数帯ＩＦ１（Ｔｘ）の信号がバンドパスフィ
ルタ１０１４により取り出される。上記バンドパスフィ
ルタ１０１４により取り出された中間周波数帯ＩＦ１
（Ｔｘ）の信号は，増幅器１０１５により増幅された
後，送信用のミキサー１０１６に供給される。上記送信
用のミキサー１０１６では，上記中間周波数帯ＩＦ１
（Ｔｘ）の信号が，上記位相同期発振器１１００から出
力される局部発振周波数ＬＯ１の信号と混合される。上
記送信用のミキサー１０１６の出力には，上記中間周波
数帯ＩＦ１（Ｔｘ）の信号と上記局部発振周波数ＬＯ１
の信号との和と差の信号が含まれるが，このうち両者の
和の信号である２２．１１ＧＨｚ〜２２．１６ＧＨｚの
無線周波数帯ＲＦ（Ｔｘ）の信号がバンドパスフィルタ
１０１７により取り出される。上記バンドパスフィルタ
１０１７により取り出された無線周波数帯ＲＦ（Ｔｘ）
の信号が，増幅器１０１８により適当なレベルまで増幅
された後，送信用のアンテナ１０１９に供給され，該送
信用のアンテナ１０１９からハブ局へ無線送信される。
このようにして，適当な中間周波数帯ＩＦ２（Ｔｘ）の
信号が無線周波数帯ＲＦ（Ｔｘ）の信号に周波数変換さ
れ送信される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の周波数
変換装置では，送受信共用の複数の局部発振周波数ＬＯ
１，ＬＯ２の信号を生成するのに，それぞれ位相同期発
振器１１００，１２００を用いていた。しかしながら，
水晶発振器を備えた準ミリ波帯又はミリ波帯の位相同期
発振器は，一般的に高価であり，複雑で大きいために保
守管理の負担も大きく，また消費電力が多いために運営
費用もかさんでしまう。その結果，上記周波数変換装置
をローカル無線網（無線通信システム）に子局に設けた
場合，加入者の負担を抑えることが困難なものとなって
しまう。また，上記位相同期発振器を用いて局部発振周
波数を生成する場合でも，水晶発振器による基準信号の
周波数と出力信号の周波数の比Ｎに比例して，周波数精
度が悪化し，Ｎの二乗に比例して位相雑音が悪化するこ
とは避けられない。従って，局部発振周波数が高くなれ
ばなるほど，得られる精度・位相雑音のレベルに限界が
生じることになる。例えば，上記１０ＭＨｚの基準発振
器の周波数精度がプラス・マイナス１０Ｈｚ（１Ｅ−
６）であり，位相雑音が１２０ｄＢｃ／Ｈｚ＠１ｋＨｚ
offsetである場合，２１ＧＨｚの周波数では，Ｎ＝２１
ＧＨｚ／１０ＭＨｚ＝２１００となるので，得られる周
波数精度はプラス・マイナス２１ｋＨｚ，位相雑音は，
２０log ２１００＝６６ｄＢより，５４ｄＢｃ／Ｈｚ＠
1kHzoffset程度にしか抑えられない。さらに，局部発振
周波数が高くなると，周波数逓倍器が必要となるが，こ
れは多くの不要輻射信号の発生源となり，周波数変換装
置のスプリアス特性を悪化させてしまう。そして，これ
らの特性悪化は，特に周波数多重分割により通信を行う
場合に，周波数効率の低下を招いてしまう。本発明は，
このような従来の技術における課題を解決するために，
周波数変換装置及びそれを用いた無線通信システムを改
良し，比較的低い局部発振周波数のみに位相同期発振器
を用いて，周波数精度を向上させると共に，装置の小型
化及び低コスト化等を図った周波数変換装置，及びそれ
を用いることにより周波数の使用効率の向上させると共
に加入者の負担を軽減することのできる無線通信システ
ムを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，請求項１に係る発明は，第１周波数帯の信号に対し
て，互いに周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号
を順次混合することにより，上記第１周波数帯の信号を
第２周波数帯の信号に周波数変換する周波数変換装置に
おいて，上記複数の局部発振周波数の信号のうち周波数
が低い一部の信号が，予め定められた無線周波数のビー
コン信号が上記局部発振周波数の信号と混合されて生成
された中間周波数のビーコン信号に基づいて位相同期ル
ープにより生成されるものであることを特徴とする周波
数変換装置として構成されている。上記請求項１に記載
の周波数変換装置では，複数の局部発振周波数の信号の
うち周波数が高い一部の信号に周波数偏差や位相雑音が
生じても，複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が
低い一部の信号が，予め定められた無線周波数のビーコ
ン信号が上記局部発振周波数の信号と混合されて生成さ
れた中間周波数のビーコン信号に基づいて位相同期ルー
プにより生成されるため，第１周波数帯の信号を上記複
数の局部発振周波数のうち周波数が低い一部の信号と混
合する際に，上記周波数偏差や位相雑音を補償又は相殺
することができる。即ち，上記請求項１に記載の周波数
変換装置によれば，周波数が低い一部の局部発振周波数
の信号だけを位相同期ループを用いて生成しても，他の
周波数が高い局部発振周波数の信号に生じた周波数偏差
や位相雑音は補償又は相殺されるため，高い周波数精度
を得ることができる。この結果，準ミリ波やミリ波帯で
用いられる構成が複雑で大型，高価で消費電力も大きい
位相同期発振器の必要数が少なくなり，装置の簡素化及
び小型化，設置及び運用コストの低減を図ることができ
る。しかも，位相同期ループを用いた発振器自体の周波
数精度も全体として向上することになり，さらには周波
数逓倍器を用いる必要性も少なくなるため，スプリアス
特性も向上させることができる。尚，上記位相同期ルー
プでは，例えば上記中間周波数のビーコン信号と所定の
基準周波数との差を０にするように，上記複数の局部発
振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号を生成す
ること（請求項２）が考えられる。

【０００８】また，請求項３に係る発明は，上記請求項
１又は２に記載の周波数変換装置において，上記複数の
局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号
が，上記中間周波数のビーコン信号と所定周波数の信号
とを位相同期ループにより同期させるものであることを
その要旨とする。上記請求項３に記載の周波数変換装置
によれば，中間周波数のビーコン信号を所定周波数の信
号に同期させるように位相同期ループにより上記複数の
局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が
生成されるため，上記複数の局部発振周波数の信号のう
ち周波数が高い一部の信号に周波数偏差や位相雑音が生
じても，第１周波数帯の信号と上記複数の局部発振周波
数の信号のうち周波数が低い一部の信号とを混合する際
に，その周波数偏差や位相雑音を補償することができ
る。また，請求項４に係る発明は，上記請求項１又は２
に記載の周波数変換装置において，上記複数の局部発振
周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が，位相同
期ループにより上記中間周波数のビーコン信号に同期し
たものであることをその要旨とする。上記請求項４に記
載の周波数変換装置によれば，上記複数の局部発振周波
数の信号のうち周波数が低い一部の信号が位相同期ルー
プにより上記中間周波数のビーコン信号に同期して生成
されるため，上記複数の局部発振周波数の信号のうち周
波数が高い一部の信号に周波数偏差や位相雑音が生じて
も，第１周波数帯の信号と上記複数の局部発振周波数の
信号のうち周波数が低い一部の信号とを混合する際に，
その周波数偏差や位相雑音が相殺される。

【０００９】また，請求項５に係る発明は，上記請求項
１〜４のいずれか１項に記載の周波数変換装置におい
て，上記第１周波数帯の信号が無線周波数の信号であっ
て，上記第２周波数帯の信号が中間周波数の信号である
ことをその要旨とする。上記請求項５に記載の周波数変
換装置によれば，無線周波数の信号を中間周波数の信号
に周波数変換する受信側の周波数変換装置の構成が簡素
化及び小型化され，装置の設置及び運用コストが低減さ
れる。また，請求項６に係る発明は，上記請求項１〜５
のいずれか１項に記載の周波数変換装置において，上記
第１周波数帯の信号が中間周波数の信号であって，上記
第２周波数帯の信号が無線周波数の信号であることをそ
の要旨とする。上記請求項６に記載の周波数変換装置に
よれば，中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数
変換する送信側の周波数変換装置の構成が簡素化及び小
型化され，装置の設置及び運用コストが低減される。

【００１０】また，請求項７に係る発明は，１つ以上の
子局とハブ局とが無線接続され，上記子局は，第１周波
数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の子局
側局部発振周波数の信号を順次混合することにより，上
記第１周波数の信号を第２周波数帯の信号に周波数変換
して上記ハブ局と通信を行う無線通信システムにおい
て，上記ハブ局が，予め定められたハブ局側中間周波数
のビーコン信号にハブ局側局部発振周波数の信号が混合
されて生成された無線周波数のビーコン信号を上記子局
に送信するものであり，上記子局が周波数変換の際に用
いる上記複数の子局側局部発振周波数の信号のうち周波
数が低い一部の信号が，上記ハブ局から送信された無線
周波数のビーコン信号が上記子局側局部発振周波数の信
号と混合されて生成された子局側中間周波数のビーコン
信号に基づいて位相同期ループにより生成されるもので
あることを特徴とする無線通信システムとして構成され
ている。上記請求項７に記載の周波数変換装置では，ハ
ブ局から子局へ，予め定められたハブ局側中間周波数の
ビーコン信号にハブ局側局部発振周波数の信号が混合さ
れて生成された無線周波数のビーコン信号が送信され
る。一方，子局では，第１周波数帯の信号に対して，互
いに周波数が異なる複数の子局側局部発振周波数の信号
を順次混合することにより，上記第１周波数の信号を第
２周波数帯の信号に周波数変換してハブ局との通信が行
われるが，この複数の局部発振周波数の信号のうち周波
数が高い一部の信号に周波数偏差や位相雑音が生じて
も，複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一
部の信号が，予め定められた無線周波数のビーコン信号
が上記局部発振周波数の信号と混合されて生成された中
間周波数のビーコン信号に基づいて位相同期ループによ
り生成されるため，第１周波数帯の信号を上記複数の局
部発振周波数のうち周波数が低い一部の信号と混合する
際に，上記周波数偏差や位相雑音を補償又は相殺するこ
とができる。即ち，上記請求項６に記載の無線通信シス
テムによれば，周波数が低い一部の子局側局部発振周波
数の信号だけを位相同期ループを用いて生成しても，他
の周波数が高い局部発振周波数の信号に生じた周波数偏
差や位相雑音は補償又は相殺されるため，高い周波数精
度を得ることができる。この結果，準ミリ波やミリ波帯
で用いられる構成が複雑で大型，高価で消費電力も大き
い位相同期発振器の必要数が少なくなり，装置の簡素化
及び小型化，設置及び運用コストの低減を図って，加入
者の負担を軽減することができる。しかも，位相同期ル
ープを用いた発振器自体の周波数精度も全体として向上
することになり，さらには周波数逓倍器を用いる必要性
も少なくなるため，スプリアス特性も向上させることが
できる。尚，上記位相同期ループでは，例えば上記子局
側中間周波数のビーコン信号と所定の基準周波数との差
を０にするように，上記複数の子局側局部発振周波数の
信号のうち周波数が低い一部の信号を生成すること（請
求項８）が考えられる。

【００１１】また，請求項９に係る発明は，上記請求項
７又は８に記載の無線通信システムにおいて，上記複数
の子局側局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部
の信号は，上記子局側中間周波数のビーコン信号と所定
周波数の信号とを位相同期ループにより同期させるもの
であることをその要旨とする。上記請求項９に記載の無
線通信システムによれば，子局において，子局側中間周
波数のビーコン信号を所定周波数の信号に同期させるよ
うに位相同期ループにより上記複数の子局側局部発振周
波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が生成される
ため，上記複数の子局側局部発振周波数の信号のうち周
波数が高い一部の信号や，さらにはハブ局側の局部発振
周波数の信号に周波数偏差や位相雑音が生じても，第１
周波数帯の信号と上記複数の局部発振周波数の信号のう
ち周波数が低い一部の信号とを混合する際に，その周波
数偏差や位相雑音を補償することができる。また，請求
項１０に係る発明は，上記請求項７又は８に記載の無線
通信システムにおいて，上記複数の子局側局部発振周波
数の信号のうち周波数が低い一部の信号が，位相同期ル
ープにより上記中間周波数のビーコン信号に同期するも
のであることをその要旨とする。上記請求項１０に記載
の周波数変換装置によれば，上記複数の子局側局部発振
周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が位相同期
ループにより上記子局側中間周波数のビーコン信号に同
期して生成されるため，上記複数の子局側局部発振周波
数の信号のうち周波数が高い一部の信号に周波数偏差や
位相雑音が生じても，第１周波数帯の信号と上記複数の
子局側局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の
信号とを混合する際に，その周波数偏差や位相雑音が相
殺される。

【００１２】また，請求項１１に係る発明は，上記請求
項７〜１０のいずれか１項に記載の無線通信システムに
おいて，上記第１周波数帯の信号が無線周波数の信号で
あって，上記第２周波数帯の信号が中間周波数の信号で
あることをその要旨とする。上記請求項１１に記載の無
線通信システムによれば，無線周波数の信号を中間周波
数の信号に周波数変換する子局の受信側の構成が簡素化
及び小型化され，装置の設置及び運用コストが低減され
る。また，請求項１２に係る発明は，上記請求項７〜１
１のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて，
上記第１周波数帯の信号が中間周波数の信号であって，
上記第２周波数帯の信号が無線周波数の信号であること
をその要旨とする。上記請求項１２に記載の無線通信シ
ステムによれば，無線周波数の信号を中間周波数の信号
に周波数変換する子局の送信側の構成が簡素化及び小型
化され，装置の設置及び運用コストが低減される。ま
た，請求項１３に係る発明は，上記請求項７〜１２のい
ずれか１項に記載の無線通信システムにおいて，上記子
局とハブ局との無線通信で用いられる所定周波数領域が
複数の周波数チャンネルに多重分割されてなることをそ
の要旨とする。上記請求項１３に記載の無線通信システ
ムでは，周波数が低い一部の局部発振周波数のみに位相
同期ループを用いればよいから，装置全体としての周波
数精度が向上して，周波数の使用効率を向上させること
ができる。

【００１３】また，請求項１４に係る発明は，第１周波
数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の局部
発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第１
周波数帯の信号を第２周波数帯の信号に周波数変換する
周波数変換装置において，スペクトラム拡散された所定
周波数の参照信号と上記局部発振周波数の信号とが混合
されて生成された中間周波数の信号に逆拡散復調処理を
施し，得られた参照信号を用いて上記複数の局部発振周
波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が生成されて
なることを特徴とする周波数変換装置として構成されて
いる。尚，上記複数の局部発振周波数の信号のうち周波
数が低い一部の信号は，例えば上記中間周波数の信号に
逆拡散復調処理を施して得られた参照信号のレベルに基
づいて周波数を設定する（請求項１５）ことができる。
上記請求項１４，１５に記載の周波数変換装置では，上
記中間周波数の信号に逆変換処理を施して得られた信号
のレベルが例えば所定の閾値を超えるように，上記複数
の局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号
の周波数が設定される。逆変換処理を施して得られた信
号のレベルが所定の閾値を超えるのは上記参照信号が正
しく復調されたときであり，その時の中間周波数は上記
参照信号がスペクトラム拡散された時点での送信周波数
に合致していると判断できる。即ち，周波数が高い局部
発振周波数の信号に周波数偏差や位相雑音が生じたとし
ても，それらは補償又は相殺され，高い周波数精度を得
ることができる。しかも，上記参照信号はスペクトラム
拡散によってデータ信号と同帯域に上記データ信号に殆
ど影響を与えることなく重畳することができるため，上
記データ信号の周波数帯域以外の帯域を無駄に消費する
ことがなく，限りある周波数帯域を有効活用することが
可能である。また，水晶発振器等を用いる必要が無いた
め，更なる装置の簡素化及び小型化，設置及び運用コス
トの低減を図ることが可能である。

【００１４】また，請求項１６に係る発明は，上記請求
項１４又は１５に記載の周波数変換装置において，上記
第１周波数帯の信号が無線周波数の信号であって，上記
第２周波数帯の信号が中間周波数の信号であることをそ
の要旨とする。上記請求項１６に記載の周波数変換装置
によれば，無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波
数変換する受信側の周波数変換装置の構成が簡素化及び
小型化され，装置の設置及び運用コストが低減される。
また，請求項１７に係る発明は，上記請求項１４又は１
５に記載の周波数変換装置において，上記第１周波数帯
の信号が中間周波数の信号であって，上記第２周波数帯
の信号が無線周波数の信号であることをその要旨とす
る。上記請求項１７に記載の周波数変換装置によれば，
中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する
送信側の周波数変換装置の構成が簡素化及び小型化さ
れ，装置の設置及び運用コストが低減される。

【００１５】また，請求項１８に係る発明は，１つ以上
の子局とハブ局とが無線接続され，上記子局は，第１周
波数帯の信号に対して，互いに周波数帯が異なる複数の
子局側局部発振周波数の信号を順次混合することによ
り，上記第１周波数帯の信号を第２周波数帯の信号に周
波数変換して上記ハブ局と通信を行う無線通信システム
において，上記ハブ局が，所定の参照信号にスペクトラ
ム拡散処理が施され，更にハブ局側局部発振周波数の信
号が混合されて生成されたスペクトラム拡散信号を上記
子局に送信するものであり，上記子局が周波数変換の際
に用いる上記複数の子局側局部発振周波数の信号のうち
周波数が低い一部の信号が，上記ハブ局から送信された
スペクトラム拡散信号と上記子局側局部発振周波数の信
号とが混合されて生成された子局側中間周波数の信号に
逆拡散復調処理を施し，得られた参照信号を用いて生成
されるものであることを特徴とする無線通信システムと
して構成されている。尚，上記複数の子局側局部発振周
波数の信号のうち周波数が低い一部の信号は，例えば上
記子局側中間周波数の信号に逆拡散復調処理を施して得
られた参照信号のレベルに基づいて周波数を設定する
（請求項１９）ことができる。上記請求項１８，１９に
記載の無線通信システムでは，ハブ局から子局へ，所定
の参照信号にスペクトラム拡散処理が施され，更にハブ
局側局部発振周波数の信号が混合されて生成されたスペ
クトラム拡散信号が送信される。一方，子局では，第１
周波数帯の信号に対して，互いに周波数が異なる複数の
子局側局部発振周波数の信号を順次混合することによ
り，上記第１周波数の信号を第２周波数帯の信号に周波
数変換してハブ局との通信が行われるが，上記周波数変
換過程における子局側中間周波数の信号に逆変換処理を
施して得られた信号のレベルが例えば所定の閾値を超え
るように，上記複数の子局側局部発振周波数の信号のう
ち周波数が低い一部の信号の周波数が設定される。逆変
換処理を施して得られた信号のレベルが所定の閾値を超
えるのは上記参照信号が正しく復調されたときであり，
その時の子局側中間周波数は上記参照信号がスペクトラ
ム拡散された時点での送信周波数に合致していると判断
できる。即ち，周波数が高い子局側局部発振周波数の信
号に周波数偏差や位相雑音が生じたとしても，それらは
補償又は相殺され，高い周波数精度を得ることができ
る。しかも，上記参照信号はスペクトラム拡散によって
データ信号と同帯域に上記データ信号に殆ど影響を与え
ることなく重畳することができるため，上記データ信号
の周波数帯域以外の帯域を無駄に消費することがなく，
限りある周波数帯域を有効活用することが可能である。
また，水晶発振器等を用いる必要が無いため，更なる装
置の簡素化及び小型化，設置及び運用コストの低減を図
ることが可能である。

【００１６】また，請求項２０に係る発明は，上記請求
項１８又は１９に記載の無線通信システムにおいて，上
記第１周波数帯の信号が無線周波数の信号であって，上
記第２周波数帯の信号が中間周波数の信号であることを
その要旨とする。上記請求項２０に記載の無線通信シス
テムによれば，無線周波数の信号を中間周波数の信号に
周波数変換する子局の受信側の構成が簡素化及び小型化
され，装置の設置及び運用コストが低減される。また，
請求項２１に係る発明は，上記請求項１８〜２０のいず
れか１項に記載の無線通信システムにおいて，上記第１
周波数帯の信号が中間周波数の信号であって，上記第２
周波数帯の信号が無線周波数の信号であることをその要
旨とする。上記請求項２１に記載の無線通信システムに
よれば，無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数
変換する子局の送信側の構成が簡素化及び小型化され，
装置の設置及び運用コストが低減される。また，請求項
２２に係る発明は，上記請求項１８〜２１のいずれか１
項に記載の無線通信システムにおいて，上記子局とハブ
局との無線通信で用いられる所定周波数領域が複数の周
波数チャンネルに多重分割されてなることをその要旨と
する。上記請求項２２に記載の無線通信システムでは，
周波数が低い一部の局部発振周波数のみに位相同期ルー
プを用いればよいから，装置全体としての周波数精度が
向上して，周波数の使用効率を向上させることができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，本発
明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。
尚，以下の実施の形態は，本発明の具体的な一例であっ
て，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
い。ここで，図１は本発明の一実施の形態に係る無線通
信システムの概略構成及び用いられる周波数の割り当て
を説明するための図，図２は本発明の一実施の形態に係
る周波数変換装置の概略構成を示す図，図３は上記周波
数変換装置における周波数変換を説明するための周波数
チャート，図４は上記実施の形態の変形例に係る周波数
変換装置の概略構成を示す図，図５は上記変形例に係る
周波数変換装置における周波数変換を説明するための周
波数チャート，図６はスペクトラム拡散における信号ス
ペクトルの概念図，図７はスペクトラム拡散を用いた送
信機の概略構成の一例を示すブロック図，図８はスペク
トラム拡散に用いられるＰＮ系列と送信データとの関係
を示す説明図，図９はスペクトラム拡散を用いた受信機
の概略構成の一例を示すブロック図，図１０は所定の参
照信号（ｂ）をデータ信号の帯域幅にスペクトラム拡散
させて重畳させた状態（ａ）を示す説明図，図１１は本
発明のその他の実施例に係る無線通信システムのハブ局
の概略構成を示す図，図１２は上記ハブ局で用いられる
周波数の割り当てを説明するための図，図１３は本発明
のその他の実施例に係る周波数変換装置に搭載される局
部発振器１５００の概略構成を示す図，図１４は上記周
波数変換装置における周波数変換を説明するための周波
数チャート，図１５は参照信号のデータ信号への重畳方
法を示す図である。

【００１８】図１（ａ）に示すように，本発明の一実施
の形態に係る無線通信システムは，例えば１つ以上の子
局１０００とハブ局２０００とが，準ミリ波帯やミリ波
帯の周波数チャンネルを用いて無線接続された１対多双
方向無線通信システムとして具現化されるものである。
上記ハブ局２０００は，送信器２００１側に，２５６Ｑ
ＡＭ変調等が行われた複数の変調波からなる中間周波数
ＩＦ（Ｈｕｂ）の送信変調波群を合成する合成器２００
２と，上記合成器２００２から出力された中間周波数Ｉ
Ｆ（Ｈｕｂ）の信号を増幅する増幅器２００３と，上記
増幅器２００３から出力された中間周波数ＩＦ（Ｈｕ
ｂ）の信号とハブ局側の局部発振周波数ＬＯ（Ｈｕｂ）
の信号と混合し，無線周波数ＲＦ（Ｈｕｂ）の信号を生
成するミキサー２００４と，ミキサー２００４から出力
された無線周波数ＲＦ（Ｈｕｂ）の信号を選択するバン
ドパスフィルタ２００５と，送信電力アンプ２００６と
を備え，送信アンテナ２００７から上記子局１０００に
無線周波数ＲＦ（Ｈｕｂ）の信号を送信する。上記子局
１０００からの無線周波数の信号は受信アンテナ２１０
１により受信され受信器２１００に供給されるが詳細は
省略する。これらの点は，従来の通信システムと同様で
ある。上記無線通信システムにおいて，上記ハブ局２０
００が特徴とするところは，送信器２００１に，予め定
められた中間周波数ＩＦ（Ｈｕｂ）のビーコン信号を発
振するビーコン信号発振器２００９を設けたことであ
り，該発振器２００９から発振された中間周波数ＩＦ
（Ｈｕｂ）のビーコン信号が，上記合成器２００２によ
り上記送信変調波群とともに合成され，上記ミキサー２
００４によりハブ局側の局部発振周波数ＬＯ（Ｈｕｂ）
の信号と混合されて無線周波数ＲＦ（Ｈｕｂ）のビーコ
ン信号に周波数変換され，上記バンドパスフィルタ２０
０５，送信電力アンプ２００６，送信アンテナ２００７
を経て上記子局１０００に送信されることである。

【００１９】これら送信変調波群及びビーコン信号に対
する周波数割り当ての一例は，図１（ｂ）の周波数チャ
ートに示される。上記送信変調波群に対応する例えば７
つの周波数チャンネルは，中間周波数領域ＩＦ（Ｈｕ
ｂ）において，６５０ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚの周波数領
域に等分に割り当てられている。上記ビーコン信号は，
これらの周波数チャンネルと干渉しない中間周波数ＩＦ
（Ｈｕｂ），例えば６００ＭＨｚに割り当てられてい
る。尚，この例では，送信用の帯域として中間周波数領
域ＩＦ（Ｈｕｂ）に割り当てられた６００〜１．０ＧＨ
ｚの周波数下端にビーコン信号を割り当てているが，こ
れに限らず，周波数上端や内部にビーコン信号を割り当
てるようにしてもよい。この６００ＭＨｚ〜１．０ＧＨ
ｚの信号が，上記増幅器２００３により増幅された後，
ミキサー２００４に供給され，２２．０ＧＨｚの局部発
振周波数ＬＯ（Ｈｕｂ）の信号と混合される。これによ
り各周波数チャンネルの信号は，無線周波数ＲＦ（Ｈｕ
ｂ）２２．６ＧＨｚ〜２３．０ＧＨｚの信号に周波数変
換される。ミキサー２００４から出力された２２．６Ｇ
Ｈｚ〜２３．０ＧＨｚの無線周波数ＲＦ（Ｈｕｂ）信号
は，バンドパスフィルタ２００５により当該帯域の範囲
以外の信号が除去され，送信電力アンプ２００６により
十分な電力にまで増幅された後，送信アンテナ２００７
から各子局１０００に送信される。

【００２０】一方，子局１０００は，図２に示すような
周波数変換装置ＰＦＣを備える。図２に示すように，上
記周波数変換装置ＰＦＣは，無線周波数ＲＦ（Ｒｘ）の
信号又は中間周波数ＩＦ（Ｔｘ）の信号に対して，互い
に周波数が異なる子局側局部発振周波数ＬＯ１，ＬＯ２
の信号を受信用ミキサー１００４，１００７又は送信用
ミキサー１０１３，１０１６により順次混合して，上記
無線周波数ＲＦ（Ｒｘ）の信号又は中間周波数ＩＦ（Ｔ
ｘ）の信号を中間周波数ＩＦ（Ｒｘ）の信号又は無線周
波数ＲＦ（Ｔｘ）の信号に周波数変換する点で従来の周
波数変換装置と同様である。上記周波数変換装置ＰＦＣ
が，従来のものと異なるのは，上記子局側局部発振周波
数ＬＯ１，ＬＯ２のうち周波数が低い周波数ＬＯ２の信
号だけが，高安定度の基準発振器１２０４を備えた位相
同期発振器１２００を用いて生成され，さらに上記位相
同期発振器１２００により，上記ハブ局２０００からの
無線周波数ＲＦ（Ｒｘ）のビーコン信号が上記子局側局
部発振周波数ＬＯ１，ＬＯ２の信号と混合されて生成さ
れた中間周波数ＩＦ２（Ｒｘ）のビーコン信号と上記基
準発振器１２０４から出力される所定周波数の信号とが
同期するように上記子局側局部発振周波数ＬＯ２の信号
が生成される点である。

【００２１】以下，図１乃至図３を参照して上記無線通
信システム，特に上記周波数変換装置ＰＦＣの詳細につ
いて説明する。ここで，図３は上記周波数変換装置によ
る周波数変換を説明するための周波数チャートである。
上記無線通信システムにおいて，ハブ局２０００から子
局１０００へ送信された例えば図１（ｂ）に示したよう
な２２．６ＧＨｚ〜２３．０ＧＨｚの無線周波数の信号
は，子局１０００の受信用アンテナ１００１により受信
される。上記子局１０００の受信用アンテナ１００１に
より受信された電波のうち，受信の対象となる上記２
２．６ＧＨｚから２３．０ＧＨｚの無線周波数帯ＲＦ
（Ｒｘ）の信号は，パンドパスフィルタ１００２により
選択される。上記無線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号のう
ち，図３（ａ）に示すように，２２．６ＧＨｚの信号が
上記ビーコン信号であり，他の周波数チャンネルの信号
を周波数変換する際の基準となる。上記パンドパスフィ
ルタ１００２により選択された無線周波数帯ＲＦ（Ｒ
ｘ）の信号（ビーコン信号を含む）は，低雑音増幅器１
００３により適当な振幅に増幅された後，受信用のミキ
サー１００４により送受信共用の局部発振周波数（子局
側局部発振周波数）ＬＯ１，例えば２１．０ＧＨｚの信
号と混合される。

【００２２】上記局部発振周波数ＬＯ１の信号は，誘電
体共振器等を利用した局部発振器１１２０により生成さ
れる局部発振信号である。上記誘電体共振器等を利用し
た局部発振器１２００の周波数精度は，プラス・マイナ
ス１ＭＨｚ程度であり，位相雑音もキャリア近傍では位
相同期発振器を用いた場合と比べて多い。このため，上
記局部発振周波数ＬＯ１の信号には，１ＭＨｚ程度の周
波数ドリフトＬＯ１drift が含まれてしまう（図３
（ａ）参照）。尚，位相雑音は出力の周波数が比較的低
い周波数で連続してランダムに変化する現象であるか
ら，ある瞬間においては，周波数偏差と等価である。上
記受信用のミキサー１００４の出力には，上記無線周波
数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号と局部発振周波数ＬＯ１の信号
との和と差の周波数成分が含まれる。このうち，両者の
差の信号である１．６ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚの中間周波
数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号が，バンドパスフィルタ１０
０５により選択され，増幅器１００６で増幅された後，
受信用のミキサー１００７に供給される。上記受信用の
ミキサー１００７では，上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｒ
ｘ）の信号と，局部発振器１２００から供給される局部
発振周波数ＬＯ２，例えば１．１ＧＨｚの信号とが混合
される。上記受信用のミキサー１００７の出力には，上
記中間周波数帯ＩＦ（Ｒｘ）の信号と局部発振周波数Ｌ
Ｏ２の信号との和と差の周波数成分が含まれる。このう
ち，両者の差の信号である５００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ
の中間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号が，バンドパスフ
ィルタ１００８により選択され，増幅器１００９で増幅
された後，分配・合成器１０１０及び位相同期発振器１
２００に供給される。尚，上記中間周数帯ＩＦ２（Ｒ
ｘ）に含まれるビーコン信号の周波数は５００ＭＨｚで
ある。上記分配・合成器１０１０に供給された中間周波
数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号は，さらにＩＦケーブルを介
して図示しない例えば復調装置に供給される。

【００２３】ところで，上記受信用のミキサー１００７
に供給された中間周波数帯ＩＦ１の信号には，図３
（ａ）に示すように，局部発振器１１２０から出力され
た局部発振周波数ＬＯ１に起因する１ＭＨｚ程度の周波
数ドリフトが重畳されている。本実施の形態に係る周波
数変換装置ＰＦＣ及び無線通信システムでは，この周波
数ドリフトは，上記位相同期発振器１２００から出力さ
れる上記局部発振周波数ＬＯ２の信号により補償され
る。上記位相同期発振器１２００は，カウンター回路１
２０２，周波数比較器１２０３，ループフィルター１２
０５，電圧制御発振器１２０６を含む位相同期ループ
と，上記高精度の水晶発振器等の基準発振器１２０４
と，バンドパスフィルタ１２０７とを備える。上記位相
同期発振器１２００において，供給された上記中間周波
数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号からバンドパスフィルタ１２
０７により上記中間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の周波数下
端５００ＭＨｚのビーコン信号が選択される。上記バン
ドパスフィルタ１２０７から出力された上記中間周波数
帯ＩＦ２（Ｒｘ）のビーコン信号は上記カウンター回路
１２０２により例えば５０分周され，１０ＭＨｚ近傍の
信号となる。上記カウンター回路１２０２から出力され
た信号は，上記周波数比較器１２０３により上記基準発
振器１２０４から供給される１０ＭＨｚの基準信号と比
較され，両者の差に相当する電圧がループフィルター１
２０５により適切な周波数特性にて増幅される。そし
て，上記ループフィルター１２０５からの電圧出力が上
記電圧制御発振器１２０６の制御入力にフィードバック
される。これにより，上記局部発振周波数ＬＯ２は，上
記ビーコン信号の周波数が上記基準発振器１２０４の周
波数精度で５００ＭＨｚとなるように修正されて上記位
相同期発振器１２００から出力される。即ち，上記局部
発振周波数ＬＯ１が１ＭＨｚだけ高くなったとすると，
上記位相同期発振器１２００から出力される上記局部発
振周波数は１ＭＨｚだけ低くなって，上記ビーコン信号
は上記基準発振器１２０４の周波数精度で５００ＭＨｚ
に安定する。その結果，上記ビーコン信号以外の上記中
間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号についても，上記無線
周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号と上記局部発振周波数ＬＯ
１の信号とを混合する際に重畳した周波数ドリフトが補
償されることになる。この結果，全体としては極めて安
定な周波数変換が行われ，位相雑音も極めて少なくな
る。

【００２４】例えば，上記１０ＭＨｚの基準発振器１２
０４の周波数精度がプラス・マイナス１０Ｈｚ（１Ｅ−
６）であり，位相雑音が１２０ｄＢｃ／Ｈｚ＠１ｋＨｚ
offsｅｔである場合，１ＧＨｚの中間周波数では，Ｎ＝
１ＧＨｚ／１０ＭＨｚ＝１００となるので，得られる周
波数精度はプラス・マイナス１ｋＨｚ，位相雑音は，２
０log １００＝４０ｄＢより，８０ｄＢｃ／Ｈｚ＠１ｋ
Ｈｚoffset程度まで抑えられる。この周波数精度は，単
に局部発振周波数ＬＯ１の信号の生成に誘電体共振器等
を利用した局部発振器１１２０（プラス・マイナス１Ｍ
Ｈｚ）を用いた場合と較べて，１０００倍程度良い値で
ある。また，従来のように局部発振周波数ＬＯ１の信号
の生成に上記基準発振器１２０４を基準とする位相同期
発振器１１００を用いた場合（プラス・マイナス２１ｋ
Ｈｚ）と較べても，２０倍程度良い値となるので，占有
周波数帯域が狭く周波数効率の良い２５６ＱＡＭ等の高
度な周波数変調を利用することも可能となる。このよう
にして，ハブ局２０００から送信され子局１０００の受
信用アンテナ１００１により受信された無線周波数帯Ｒ
Ｆ（Ｒｘ）の信号が中間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）信号に
周波数変換される。

【００２５】また，上記位相同期発振器１２００により
補償される局部発振周波数ＬＯ２は受信側だけでなく，
送信側にも用いることができる。図示しない変調装置か
らＩＦケーブルを介して供給される例えば図３（ｂ）に
示すような１０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの中間周波数帯ＩＦ
２（Ｔｘ）の信号は，分配・合成器１０１０を経由し
て，増幅器１０１２により増幅され，送信用のミキサー
１０１３に供給される。尚，受信用の中間周波数帯ＩＦ
２（Ｒｘ）と送信用の中間周波数帯ＩＦ２（Ｔｘ）は異
なる周波数領域に割り当てられている。上記送信用のミ
キサー１０１３では，上記中間周波数帯ＩＦ２（Ｔｘ）
の信号が，上記位相同期発振器１２００から出力される
局部発振周波数ＬＯ２の信号と混合される。上記送信用
のミキサー１０１３の出力には，上記中間周波数帯ＩＦ
２（Ｔｘ）の信号と上記局部発振周波数ＬＯ２の信号と
の和と差の信号が含まれるが，このうち両者の和の信号
である１．１１ＧＨｚ〜１．１６ＧＨｚの中間周波数帯
ＩＦ１（Ｔｘ）の信号が，図３（ｂ）に示すようにバン
ドパスフィルタ１０１４により取り出される。上記バン
ドパスフィルタ１０１４により取り出された中間周波数
帯ＩＦ１（Ｔｘ）の信号は，増幅器１０１５により増幅
された後，送信用のミキサー１０１６に供給される。上
記送信用のミキサー１０１６では，上記中間周波数帯Ｉ
Ｆ１（Ｔｘ）の信号が，上記局部発振器１１２０から出
力される２１．０ＧＨｚの局部発振周波数ＬＯ１の信号
と混合される。上記送信用のミキサー１０１６の出力に
は，上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｔｘ）の信号と上記局部
発振周波数ＬＯ１の信号との和と差の信号が含まれる
が，このうち両者の和の信号である２２．１１ＧＨｚ〜
２２．１６ＧＨｚの周波数成分ＲＦ（Ｔｘ）の信号が，
図３（ｂ）に示すようにバンドパスフィルタ１０１７に
より取り出される。また，上記局部発振周波数ＬＯ１の
信号は，受信側の場合と同様，誘電体共振器等を利用し
た局部発振器１１２０により生成されたものであるか
ら，２１．０ＧＨｚの局部発振周波数ＬＯ１の信号には
１ＭＨｚ程度の周波数ドリフトが含まれているが，先に
混合された上記局部発振周波数ＬＯ２は，この周波数ド
リフトに応じて変化しているものであるから，上記局部
発振周波数ＬＯ１の信号が上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｔ
ｘ）に混合されることによって，上記周波数ドリフトが
補償されることになる。そして，上記バンドパスフィル
タ１０１７により取り出された周波数成分ＲＦ（Ｔｘ）
の信号は，増幅器１０１８により適当なレベルまで増幅
された後，送信用のアンテナ１０１９に供給され，該送
信用のアンテナ１０１９から無線送信される。このよう
にして，中間周波数帯ＩＦ２（Ｔｘ）の信号が無線周波
数帯ＲＦ（Ｔｘ）の信号に周波数変換され上記ハブ局２
０００へ送信され，上記ハブ局２０００の受信器２１０
０の受信アンテナ２１００により受信される。なお，受
信機２１００で使用する周波数変換器の局部発振周波数
に局部発振器２００８の出力ＬＯ（Ｈｕｂ）を利用すれ
ば，局部発振器２００８により生じた周波数ドリフトも
同様の原理で相殺されることは言うまでもない。

【００２６】上記のように，本実施の形態に係る周波数
変換装置及びそれを用いた無線通信システムでは，複数
の局部発振周波数の信号のうち周波数が高い一部の信号
に周波数ドリフトが生じても，複数の局部発振周波数の
信号のうち周波数が低い一部の信号が，予め定められた
無線周波数のビーコン信号が上記局部発振周波数の信号
と混合されて生成された中間周波数のビーコン信号に基
づいて位相同期ループにより生成されるため，第１周波
数帯の信号を上記複数の局部発振周波数のうち周波数が
低い一部の信号と混合する際に，上記周波数偏差や位相
雑音を補償又は相殺することができる。即ち，周波数が
低い一部の局部発振周波数の信号だけを位相同期ループ
を用いて生成しても，他の周波数が高い局部発振周波数
の信号に生じた周波数ドリフトは補償又は相殺されるた
め，高い周波数精度を得ることができる。この結果，準
ミリ波やミリ波帯で用いられる構成が複雑で大型，高価
で消費電力も大きい位相同期発振器の必要数が少なくな
り，装置の簡素化及び小型化，設置及び運用コストの低
減を図ることができる。しかも，位相同期ループを用い
た発振器自体の周波数精度も全体として向上することに
なり，さらには周波数逓倍器を用いる必要性も少なくな
るため，スプリアス特性も向上させることができる。

【００２７】

【実施例】（上記実施の形態の変形例）上記実施の形態
では，２つの局部発振周波数ＬＯ１及びＬＯ２を用いて
周波数変換を行ったが，これに限られるものではなく，
３以上の局部発振周波数を用いた周波数変換装置につい
ても本発明を適用することは可能である。また，図４に
示すような周波数変換装置及びそれを用いた無線通信シ
ステムも本発明における周波数変換装置及びそれを用い
た無線通信システムの一例である。図４に示すように，
本発明の一実施例に係る周波数変換装置ＰＦＣ’は，無
線周波数ＲＦ（Ｒｘ）の信号又は中間周波数ＩＦ４（Ｔ
ｘ）の信号に対して，互いに周波数が異なる局部発振周
波数ＬＯ１，ＬＯ２の信号を受信用ミキサー１００４，
１００７又は送信用ミキサー１０１３，１０１６により
順次混合して，上記無線周波数ＲＦ（Ｒｘ）の信号又は
中間周波数ＩＦ４（Ｔｘ）の信号を中間周波数ＩＦ４
（Ｒｘ）の信号又は無線周波数ＲＦ（Ｔｘ）の信号に周
波数変換する点で従来の周波数変換装置と同様である。
上記周波数変換装置ＰＦＣ’が，従来のものと異なるの
は，上記局部発振周波数ＬＯ１，ＬＯ２のうち周波数が
低い周波数ＬＯ２の信号が，上記無線周波数帯ＲＦ（Ｒ
ｘ）の信号が上記局部発振周波数ＬＯの信号と混合され
て生成された中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号に含ま
れるビーコン信号に位相同期ループにより同期している
点である。

【００２８】以下，図４及び図５を参照して上記周波数
変換装置ＰＦＣ’の詳細について説明する。ここで，図
５は上記周波数変換装置ＰＦＣ’による周波数変換を説
明するための周波数チャートである。上記周波数変換装
置ＰＦＣ’において，ハブ局２０００から子局１０００
へ送信された例えば図５（ａ）に示すような２７．５０
ＧＨｚ〜２８．３５ＧＨｚの無線周波数帯の信号は，子
局１０００の受信用アンテナ１００１により受信され
る。上記子局１０００の受信用アンテナ１００１により
受信された電波は，合成・分離器１０２０により分離さ
れ，バンドパスフィルタ１００２に供給される。この電
波のうち，受信の対象となる上記２７．５０ＧＨｚ〜２
８．３５ＧＨｚの無線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号は，
パンドパスフィルタ１００２により選択される。上記無
線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号のうち，図５（ａ）に示
すように，２７．５０ＧＨｚの信号が上記ビーコン信号
であり，他の周波数チャンネルの信号を周波数変換する
際の基準となる。上記パンドパスフィルタ１００２によ
り選択された無線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号（ビーコ
ン信号を含む）は，低雑音増幅器１００３により適当な
振幅に増幅された後，受信用のミキサー１００４により
送受信共用の局部発振周波数ＬＯ１，例えば２６．５５
ＧＨｚの信号と混合される。上記局部発振周波数ＬＯ１
の信号は，誘電体共振器等を利用した局部発振器１１２
０により生成される局部発振信号である。上記誘電体共
振器等を利用した局部発振器１２００の周波数精度は，
プラス・マイナス１ＭＨｚ程度であり，位相雑音もキャ
リア近傍では位相同期発振器を用いた場合と比べて多
い。このため，上記局部発振周波数ＬＯ１の信号には，
１ＭＨｚ程度の周波数ドリフトＬＯ１drift が含むまれ
てしまう（図５（ａ）参照）。上記受信用のミキサー１
００４の出力には，上記無線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信
号と局部発振周波数ＬＯ１の信号との和と差の周波数成
分が含まれる。このうち，両者の差の信号である９５０
ＭＨｚ〜１８００ＭＨｚの中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）
の信号が，バンドパスフィルタ１００５により選択さ
れ，増幅器１００６で増幅された後，受信用のミキサー
１００７及びバンドパスフィルタ１２０７に供給され
る。

【００２９】上記受信用のミキサー１００７では，上記
中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号と，周波数シンセサ
イザ１３０１から供給される２９５０ＭＨｚ〜３８００
ＭＨｚの周波数Synthe（Ｒｘ）の信号とが混合される。
上記受信用のミキサー１００７の出力には，上記中間周
波数帯ＩＦ（Ｒｘ）の信号と周波数Synthe（Ｒｘ）の信
号との和と差の周波数成分が含まれる。このうち，両者
の差の信号である例えば２０００ＭＨｚの中間周波数帯
ＩＦ２（Ｒｘ）の信号が，バンドパスフィルタ１００８
の通過帯域に相当する領域だけ取り出され，１チャンネ
ル分の信号のみが選択される。上記バンドパスフィルタ
１００８の出力は，増幅器１００９で増幅された後，受
信用のミキサー１３０２に供給される。上記受信用のミ
キサー１３０２では，上記増幅器１００９の出力である
例えば２０００ＭＨｚの中間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の
信号と，局部発振器１３０３から供給される，周波数Sy
nthe（Ｒｘ）より高い３８４０ＭＨｚの局部数発振周波
数ＬＯ３（Ｒｘ）の信号とが混合される。上記受信用の
ミキサー１３０２の出力には，上記周中間周波数帯ＩＦ
２（Ｒｘ）の信号と上記局部発振周波数ＬＯ３（Ｒｘ）
の信号との和と差の周波数成分が含まれる。このうち，
両者の差の信号である例えば１８４０ＭＨｚの中間周波
数帯ＩＦ３（Ｒｘ）の信号が，バンドパスフィルタ１３
０５により取り出され，増幅器１３０５で増幅された
後，受信用のミキサー１３０６に供給される。上記受信
用のミキサー１３０６では，上記中間周波数帯ＩＦ３
（Ｒｘ）の信号と，１８００ＭＨｚ程度の局部数発振周
波数ＬＯ２の信号とが混合される。この局部発振周波数
ＬＯ２の信号は，位相同期発振器１２００に含まれる電
圧制御発振器１２０６から増幅器１２０８を介して出力
されたものである。上記周波数変換装置ＰＦＣ’では，
この局部発振周波数ＬＯ２の信号を上記中間周波数帯Ｉ
Ｆ３（Ｒｘ）の信号と混合させることにより，上記局部
発振周波数ＬＯ１の信号に起因する上記中間周波数帯Ｉ
Ｆ３（Ｒｘ）の信号に重畳された１ＭＨｚ程度の周波数
ドリフトが相殺される。これは，上記局部発振周波数Ｌ
Ｏ２の信号が，上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号
に含まれるビーコン信号に上記位相同期発振器１２００
により同期されることにより実現される。

【００３０】上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号に
含まれるビーコン信号は，上記位相同期発振器１２００
が備えるバンドパスフィルタ１２０７により取り出され
る。ここで，中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号に含ま
れるビーコン信号の周波数は，図５（ａ）に示すよう
に，上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の周波数上端であ
る１８００ＭＨｚである。上記バンドパスフィルタ１２
０７により取り出された１８００ＭＨｚのビーコン信号
は，周波数比較器１２０３により上記電圧制御発振器１
２０６から出力される局部発振周波数ＬＯ２の信号と比
較され，両者の差に相当する電圧がループフィルター１
２０５により適切な周波数特性にて増幅される。そし
て，上記ループフィルター１２０５からの電圧出力が上
記電圧制御発振器１２０６の制御入力にフィードバック
される。これにより，上記局部発振周波数ＬＯ２は，上
記ビーコン信号の周波数にドリフトが生じた分だけ，そ
れに追随して変化することになる。即ち，上記局部発振
周波数ＬＯ１が例えば１ＭＨｚだけ高くなったとする
と，上記位相同期発振器１２００から出力される上記局
部発振周波数ＬＯ２は１ＭＨｚだけ低くなって，上記周
波数ドリフトが相殺される。従って，上記受信用のミキ
サー１００７から出力されバンドパスフィルタ１３０７
により取り出された中間周波数帯ＩＦ４（Ｒｘ）の例え
ば４０ＭＨｚのチャンネルの信号からは，上記周波数ド
リフトの影響は排除されている。この中間周波数帯ＩＦ
４（Ｒｘ）の信号は，復調器１０３８へ供給され復調さ
れる。また，変調器１３１０から出力された中間周波数
帯ＩＦ４（Ｔｘ）の変調信号についても，同様に周波数
ドリフトが相殺されて，例えば図５（ｂ）に示すように
３１．０ＧＨｚ〜３１．３ＧＨｚの無線周波数帯ＲＦ
（Ｔｘ）の変調信号に周波数変換され，合成・分離器１
０２０により合成された後，アンテナ１００１から無線
送信される。このように上記周波数変換装置ＰＦＣ’及
びそれを用いた無線通信システムでは，上記複数の局部
発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が位相
同期ループにより上記中間周波数のビーコン信号に同期
して生成されるため，上記複数の局部発振周波数の信号
のうち周波数が高い一部の信号に周波数ドリフトが生じ
ても，第１周波数帯の信号と上記複数の局部発振周波数
の信号のうち周波数が低い一部の信号とを混合する際
に，その周波数偏差や位相雑音が相殺される。

【００３１】（その他の実施例）以上説明した各実施例
では，ビーコン信号と送信変調波群とを分離可能とする
ため，上記ビーコン信号は上記送信変調波群と異なる周
波数帯に設定する必要があった。これにより，ビーコン
信号に割り当てる周波数帯の分だけ送信変調波群に割り
当てられる周波数帯が狭くなり，周波数帯の有効利用と
いう面では従来技術に比べて不利であった。そこで，送
信変調波群に割り当てられる周波数帯以外の周波数帯を
利用することなく，上記各実施例と同等の効果を得るこ
とが可能な周波数変換装置及びそれを用いた無線通信シ
ステムを開発することとした。

【００３２】ここで，送信変調波群に大きな影響を与え
ることなく，送信変調波群と同じ周波数帯に含まれる信
号を送信することが可能な手法として，スペクトラム拡
散変調を利用することを考えた。まず，上記スペクトラ
ム拡散変調の概念について簡単に説明する。スペクトラ
ム拡散とは，伝送しようとする信号の周波数スペクトル
を，それよりもはるかに広い周波数スペクトルを有する
別の信号（符号）を用いて周波数軸上に拡散させ，上記
信号の伝送に本来必要な周波数帯域幅よりも広い帯域を
使用して伝送するものである。スペクトラム拡散におけ
る信号スペクトルの概念図を図６に示す。情報で変調さ
れた信号は，所定の符号を用いてスペクトラム拡散変
調され，より広い周波数スペクトルを有する信号とな
り，送信される。このとき，スペクトラム拡散された信
号は電力のスペクトル密度が非常に小さくなるため，
この状態では他の信号に殆ど影響を与えない。受信側で
は，受信信号が上記所定の符号（スペクトラム拡散変
調に用いられたものと同一の符号）を用いて逆拡散さ
れ，復調される（信号）。その際，スペクトラム拡散
信号のみが元の信号の状態に復元されて浮き上が
り，その他の信号は上記復元された信号に影響を与えな
い。

【００３３】上記スペクトラム拡散を用いた送信機と受
信機の簡単なブロック図を図７，図９にそれぞれ示す。
尚，これらのブロック図に示した送信機及び受信機は，
本発明に係る無線通信システムを具現化したものではな
く，あくまでもスペクトラム拡散の概念を説明するため
のものである。図７に示す送信機において，１次変調
（図７ではＰＳＫ変調：位相偏移変調）された送信デー
タ（例えば図６の信号）はＰＮ系列(Pseudorandom No
ise ：疑似雑音，上記符号に相当) が掛け合わされて周
波数が拡散され（例えば図６の信号），送信される。
ＰＮ系列は，図８に示すように，±１のレベルをランダ
ムにとるような矩形波の集まりである。ＰＮ系列を構成
するランダムな矩形波の集まりの変化速度（図８のＴ
ｃ）は，１次変調信号の変化速度（図８のＴ）に対して
はるかに早い速度に設定される（Ｔ≫Ｔｃ）。ここで，
Ｔ／Ｔｃを拡散率という。拡散率は，用途にもよるがだ
いたい１０〜１００００程度の値が想定される。また，
図９に示す受信機において，上記送信機から受信した受
信信号（例えば図６の信号）は，不要な周波数帯を除
去するバンドパスフィルタを通過後，ＰＮ系列が掛け合
わされて逆拡散され，元の１次変調の帯域の信号（例え
ば図６の信号）に復調される。その際，ＰＮ系列が一
致し，かつタイミング（受信信号とＰＮ系列の位相）も
一致した場合のみ復調される。復調された信号は，その
後，１次変調信号の帯域に合った狭帯域のバンドパスフ
ィルタを通過し，通常の復調回路に入力される。

【００３４】以上より明らかなように，上記スペクトラ
ム拡散には以下のような特徴がある。原信号は，拡散率
倍の帯域に拡散されるので，電力の周波数密度は１／拡
散率になり，この状態では他の信号に殆ど影響を与えな
い。また，復調時には，拡散に使用されたと同じ符号に
て逆拡散されて元の信号に復調されるが，その際，混入
している他信号は上記復調に影響を与えない。即ち，狭
帯域の混入信号は，目的信号の逆拡散過程で拡散されて
低い電力密度となり，熱雑音のように帯域内で広がった
信号は上記拡散符号と無相関であるため逆拡散過程では
変化しない。上記のような特徴を持つスペクトラム拡散
を用いれば，参照信号をデータ信号と同じ帯域内に設定
することが可能となる。図１０（ａ）は，あるチャンネ
ルの送信信号のスペクトルである。データ信号は，その
伝送速度に従った帯域幅Ｗを占有している。一般に，デ
ータ信号は，送信信号が偏らないようにスクランブルが
掛けられ，帯域内に広がっている。このデータ信号に，
上記スクランブルに使用した符号とは異なる拡散符号に
より拡散された参照信号を重畳して送信信号が形成され
ている。この送信信号を，上記拡散に用いたものと同一
の拡散符号で復調すると，図１０（ｂ）に示すように，
参照信号は元の信号レベルに復調されるが，データ信号
は拡散符号から見て無相関な信号であるから信号レベル
は変わらない。ここで，拡散率を適切に選べば送信信号
に占める参照信号の信号レベルはデータ信号に比べて十
分に小さくすることができ，データ受信のＳＮ比は悪化
しない。また，参照信号の受信に関しては，逆拡散後，
参照信号はデータ信号に対して十分に大きく，参照信号
の受信に問題はない。具体的には，データ信号の帯域を
６ＭＨｚ（テレビ信号チャンネルの帯域幅相当）とし，
参照信号の帯域幅を６ｋＨｚとした場合，拡散率を１０
００倍とすれば，上記参照信号は拡散によりデータ信号
と同じ６ＭＨｚの帯域に広がる。参照信号の全電力をデ
ータ信号の１／１００とすれば，参照信号はデータ信号
と同じ帯域幅に広がっているからＳＮ比は２０ｄＢであ
る。参照信号復調時には，参照信号の電力スペクトル密
度が１０００倍になるのに対し，データ信号の電力スペ
クトル密度は変わらないから，参照信号の帯域に相当す
るフィルタを通すとＳＮ比は（１０００×０．０１）：
１，１０ｄＢとなる。どちらも復調には十分である。ま
た，参照信号のエネルギーが小さくてよいため，参照信
号だけを送信する場合の電力消費は少ない。ここで，逆
拡散後の信号は１次変調に対応する狭帯域の信号である
から，受信周波数はそれに見合うだけの周波数精度で受
信周波数に合致させなければならない。即ち，逆拡散に
よって参照信号を正しく復調するためには，上述したよ
うなＰＮ系列の位相を合致させること（時間同期）だけ
でなく，周波数を合致させること（周波数同期）が必要
となる。逆に言えば，ＰＮ系列の位相を動かすことによ
って参照信号が正しく復調されれば，その時の送信信号
の周波数は送信周波数に合致していると判断できる。

【００３５】この性質を利用した無線通信システムの一
例を，図１１及び図１３を参照しながら説明する。図１
１はハブ局側の構成を，図１２は，図２における位相同
期発振器１２００に対応する発振器１５００の概略構成
を示している。本実施例に係る子局側の周波数変換装置
は，位相同期発振器１２００に代えて用いる発振器１５
００以外の構成については図２に示す周波数変換装置と
ほぼ共通である。尚，以下ではハブ局から子局への下り
方向の処理のみについて説明し，上り方向については省
略する。図１１に示すように，本実施例に係るハブ局２
０００′の送信機２００１′が図１に示す送信機２００
１と異なるのは，所定の参照信号（ここでは７００ＭＨ
ｚを中心として所定の帯域幅を持つ（図１２に破線で示
す）ものとする）にＰＮ系列を掛け合わせて送信変調波
群と同じ周波数帯域にスペクトラム拡散させて得られた
信号を上記送信変調波群に重畳させている点である。そ
れ以降の構成については図１に示す送信機２００１とほ
ぼ同様である。スペクトラム拡散された参照信号が重畳
された上記送信変調波群は，図１２に示すように５００
〜９００ＭＨｚの周波数領域に割り当てられており，２
２．１ＧＨｚの局部発振周波数ＬＯ（Ｈｕｂ）の信号と
混合されて無線周波数ＲＦ（Ｈｕｂ）２２．６〜２３．
０ＧＨｚの信号に周波数変換される。

【００３６】上記無線通信システムにおいて，ハブ局２
０００′から送信された図１２に示したような２２．６
ＧＨｚ〜２３．０ＧＨｚの無線周波数の信号は，子局の
受信用アンテナ１００１（図２参照）により受信され
る。ここで，本実施例に係る子局の周波数変換装置の構
成は，位相同期発振器１２００に代えて用いる局部発振
器１５００（図１３）以外の構成については図２に示す
周波数変換装置とほぼ共通であるから，上記局部発振器
１５００に至るまでの処理過程は図２を参照して簡単に
説明する。受信用アンテナ１００１により受信された電
波のうち，受信の対象となる上記２２．６ＧＨｚから２
３．０ＧＨｚの無線周波数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号は，パ
ンドパスフィルタ１００２により選択される。上記パン
ドパスフィルタ１００２により選択された無線周波数帯
ＲＦ（Ｒｘ）の信号は，低雑音増幅器１００３により適
当な振幅に増幅された後，受信用のミキサー１００４に
より送受信共用の局部発振周波数（子局側局部発振周波
数）ＬＯ１，例えば２１．０ＧＨｚの信号と混合され
る。上記局部発振周波数ＬＯ１の信号は，誘電体共振器
等を利用した局部発振器１１２０により生成される局部
発振信号である。上記誘電体共振器等を利用した局部発
振器１２００の周波数精度は，プラス・マイナス１ＭＨ
ｚ程度であり，位相雑音もキャリア近傍では位相同期発
振器を用いた場合と比べて多い。このため，上記局部発
振周波数ＬＯ１の信号には，１ＭＨｚ程度の周波数ドリ
フトＬＯ１drift が含まれてしまう（図１４参照）。上
記受信用のミキサー１００４の出力には，上記無線周波
数帯ＲＦ（Ｒｘ）の信号と局部発振周波数ＬＯ１の信号
との和と差の周波数成分が含まれる。このうち，両者の
差の信号である１．６ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚの中間周波
数帯ＩＦ１（Ｒｘ）の信号が，バンドパスフィルタ１０
０５により選択され，増幅器１００６で増幅された後，
受信用のミキサー１００７に供給される。上記受信用の
ミキサー１００７では，上記中間周波数帯ＩＦ１（Ｒ
ｘ）の信号と，局部発振器１５００（図１３）から供給
される局部発振周波数ＬＯ２，例えば１．１ＧＨｚの信
号とが混合される。上記受信用のミキサー１００７の出
力には，上記中間周波数帯ＩＦ（Ｒｘ）の信号と局部発
振周波数ＬＯ２の信号との和と差の周波数成分が含まれ
る。このうち，両者の差の信号である５００ＭＨｚ〜９
００ＭＨｚの中間周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号が，バ
ンドパスフィルタ１００８により選択され，増幅器１０
０９で増幅された後，分配・合成器１０１０及び位相同
期発振器１２００に供給される。

【００３７】ところで，上記受信用のミキサー１００７
に供給された中間周波数帯ＩＦ１の信号には，図１３に
示すように，局部発振器１１２０から出力された局部発
振周波数ＬＯ１に起因する１ＭＨｚ程度の周波数ドリフ
トが重畳されている。本実施例に係る周波数変換装置Ｐ
ＦＣ及び無線通信システムでは，この周波数ドリフト
は，上記局部発振器１５００から出力される上記局部発
振周波数ＬＯ２の信号により補償される。上記局部発振
器１５００（図１３）において，供給された上記中間周
波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号にＰＮ系列発生器１５０６
で生成されたＰＮ系列（ハブ局２０００′において参照
信号のスペクトラム拡散に用いられたものと同一）が掛
け合わされることによって逆拡散復調処理が行われる。
上記逆拡散復調処理によって得られた信号は，バンドパ
スフィルタ１５０１（帯域幅をＢＩＦとする）を経て信
号レベル検出器１５０２に送られ，ここで信号レベルが
検出される。続く比較器１５０３では，上記信号レベル
検出器１５０２で検出された信号レベルと所定の閾値と
が比較される。上記所定の閾値は，正しく復調されたと
きの参照信号のレベルよりも若干低い値に設定されてい
る。従って，上記比較器１５０３において上記信号レベ
ル検出器１５０２で検出された信号レベルが上記閾値よ
りも大きいと判断されれば，位相，周波数とも正しく同
期されていると言える。上記比較器１５０３において上
記信号レベル検出器１５０２で検出された信号レベルが
上記閾値よりも大きいと判断された場合には，サーチ制
御器１５０４の制御により，まず時間同期処理が行われ
る。即ち，移相制御器１５０５によってＰＮ発生器１５
０６の発生位相を順次進めつつ（或いは遅らせつつ）上
記比較器１５０３の判断を行う処理を，最長ＰＮ系列の
周期に見合った回数だけ繰り返す。ＰＮ系列の１周期分
を探索しても同期がとれない場合には，周波数ズレがあ
る（即ち，中間周波数帯ＩＦ１の信号に，局部発振器１
１２０から出力された局部発振周波数ＬＯ１に起因する
周波数ドリフトが重畳されている）ことになる。そこ
で，周波数制御器１５０７により，受信周波数が最大周
波数偏差から想定される最低周波数より低く（低い側か
ら高い側にサーチする場合）なるよう電圧制御発振器１
５０８が制御され，局部発振周波数ＬＯ２が調整され
る。その結果新たに得られた中間周波数帯ＩＦ２（Ｒ
ｘ）の信号に対して，上記時間同期処理が行われる。こ
れでも上記比較器１５０３において信号レベルが閾値を
超えなければ，電圧制御発振器１５０８の発振周波数を
ＢＩＦ／２だけ上げて上記処理を繰り返す。上記局部発
振器１５００において上記処理を繰り返し，上記比較器
１５０３において信号レベルが閾値を超えたとき，中間
周波数帯ＩＦ２（Ｒｘ）の信号に含まれている参照信号
が正しく復調されたものであるから，中間周波数帯ＩＦ
２（Ｒｘ）が送信周波数帯（５００〜９００ＭＨｚ）に
合致した（即ち，送受の周波数関係が合致した）ことに
なる。

【００３８】以上説明したように，本実施例に係る周波
数変換装置及び無線通信システムにより，送信変調波群
に割り当てられる周波数帯以外の周波数帯を利用するこ
となく，周波数が高い局部発振周波数の信号に生じた周
波数ドリフトを相殺することができ，高い周波数精度を
得ることが可能となる。また，水晶発振器等を用いる必
要が無いため，更なる装置の簡素化及び小型化，設置及
び運用コストの低減を図ることが可能である。

【００３９】尚，上記実施例に係る無線通信システムの
ハブ局２０００′において，スペクトラム拡散した参照
信号をデータ信号（送信変調波群）に重畳する方法とし
ては，各データ信号チャンネルそれぞれに重畳する方法
（図１５（ａ）），データ信号チャンネルのうちのどれ
か１つ若しくは複数に重畳する方法（図１５（ｂ）），
全データ信号チャンネルにまたがって重畳する方法（図
１５（ｃ））等が考えられる。上記実施例では，全デー
タ信号チャンネルにまたがって重畳する方法（図１５
（ｃ））を前提として説明したが，その他の方法やそれ
らの組み合わせを用いることも可能である。スペクトラ
ム拡散した参照信号を各データ信号チャンネルに重畳す
る処理（図５（ａ），（ｂ））は，データ信号を変調す
る段階で行う。また参照信号をデータ信号チャンネルに
またがって重畳する処理（図５（ｃ））は，各チャンネ
ルの変調信号を集めて周波数変換する段階で行う。ま
た，参照信号の復調は，図１５（ｂ），（ｃ）の場合に
は全チャンネルの信号が存在している段階（特定のチャ
ンネルが抽出される前の段階）で行う必要があるが，図
１５（ａ）の場合には特定のチャンネルが抽出された段
階で行うことが可能である。信号処理は，一般的に周波
数の低い段階で行う方が容易であるから，スペクトラム
拡散した参照信号を各データ信号チャンネルにそれぞれ
重畳する方が信号処理上は有利であると言える。また，
上記実施例についても，２つの局部発振周波数ＬＯ１及
びＬＯ２を用いて周波数変換を行う場合に限られるもの
ではなく，３以上の局部発振周波数を用いた周波数変換
装置についても適用が可能であることは言うまでもな
い。

【００４０】

【発明の効果】上記のように上記請求項１，２に記載の
周波数変換装置では，複数の局部発振周波数の信号のう
ち周波数が高い一部の信号に周波数偏差や位相雑音が生
じても，複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が低
い一部の信号が，予め定められた無線周波数のビーコン
信号が上記局部発振周波数の信号と混合されて生成され
た中間周波数のビーコン信号に基づいて位相同期ループ
により生成されるため，第１周波数帯の信号を上記複数
の局部発振周波数のうち周波数が低い一部の信号と混合
する際に，上記周波数偏差や位相雑音を補償又は相殺す
ることができる。即ち，上記請求項１に記載の周波数変
換装置によれば，周波数が低い一部の局部発振周波数の
信号だけを位相同期ループを用いて生成しても，他の周
波数が高い局部発振周波数の信号に生じた周波数偏差や
位相雑音は補償又は相殺されるため，高い周波数精度を
得ることができる。この結果，準ミリ波やミリ波帯で用
いられる構成が複雑で大型，高価で消費電力も大きい位
相同期発振器の必要数が少なくなり，装置の簡素化及び
小型化，設置及び運用コストの低減を図ることができ
る。しかも，位相同期ループを用いた発振器自体の周波
数精度も全体として向上することになり，さらには周波
数逓倍器を用いる必要性も少なくなるため，スプリアス
特性も向上させることができる。

【００４１】また，上記請求項３に記載の周波数変換装
置によれば，中間周波数のビーコン信号を所定周波数の
信号に同期させるように位相同期ループにより上記複数
の局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号
が生成されるため，上記複数の局部発振周波数の信号の
うち周波数が高い一部の信号に周波数偏差や位相雑音が
生じても，第１周波数帯の信号と上記複数の局部発振周
波数の信号のうち周波数が低い一部の信号とを混合する
際に，その周波数偏差や位相雑音を補償することができ
る。また，上記請求項４に記載の周波数変換装置によれ
ば，上記複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が低
い一部の信号が位相同期ループにより上記中間周波数の
ビーコン信号に同期して生成されるため，上記複数の局
部発振周波数の信号のうち周波数が高い一部の信号に周
波数偏差や位相雑音が生じても，第１周波数帯の信号と
上記複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一
部の信号とを混合する際に，その周波数偏差や位相雑音
が相殺される。また，上記請求項５に記載の周波数変換
装置によれば，無線周波数の信号を中間周波数の信号に
周波数変換する受信側の周波数変換装置の構成が簡素化
及び小型化され，装置の設置及び運用コストが低減され
る。また，上記請求項６に記載の周波数変換装置によれ
ば，中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換
する送信側の周波数変換装置の構成が簡素化及び小型化
され，装置の設置及び運用コストが低減される。

【００４２】また，上記請求項７，８に記載の周波数変
換装置では，ハブ局から子局へ，予め定められたハブ局
側中間周波数のビーコン信号にハブ局側局部発振周波数
の信号が混合されて生成された無線周波数のビーコン信
号が送信され，一方，子局では，第１周波数帯の信号に
対して，互いに周波数が異なる複数の子局側局部発振周
波数の信号を順次混合することにより，上記第１周波数
の信号を第２周波数帯の信号に周波数変換してハブ局と
の通信が行われるが，この複数の局部発振周波数の信号
のうち周波数が高い一部の信号に周波数偏差や位相雑音
が生じても，複数の局部発振周波数の信号のうち周波数
が低い一部の信号が，予め定められた無線周波数のビー
コン信号が上記局部発振周波数の信号と混合されて生成
された中間周波数のビーコン信号に基づいて位相同期ル
ープにより生成されるため，第１周波数帯の信号を上記
複数の局部発振周波数のうち周波数が低い一部の信号と
混合する際に，上記周波数偏差や位相雑音を補償又は相
殺することができる。即ち，上記請求項６に記載の無線
通信システムによれば，周波数が低い一部の子局側局部
発振周波数の信号だけを位相同期ループを用いて生成し
ても，他の周波数が高い局部発振周波数の信号に生じた
周波数偏差や位相雑音は補償又は相殺されるため，高い
周波数精度を得ることができる。この結果，準ミリ波や
ミリ波帯で用いられる構成が複雑で大型，高価で消費電
力も大きい位相同期発振器の必要数が少なくなり，装置
の簡素化及び小型化，設置及び運用コストの低減を図っ
て，加入者の負担を軽減することができる。しかも，位
相同期ループを用いた発振器自体の周波数精度も全体と
して向上することになり，さらには周波数逓倍器を用い
る必要性も少なくなるため，スプリアス特性も向上させ
ることができる。

【００４３】また，上記請求項９に記載の無線通信シス
テムによれば，子局において，子局側中間周波数のビー
コン信号を所定周波数の信号に同期させるように位相同
期ループにより上記複数の子局側局部発振周波数の信号
のうち周波数が低い一部の信号が生成されるため，上記
複数の子局側局部発振周波数の信号のうち周波数が高い
一部の信号や，さらにはハブ局側の局部発振周波数の信
号に周波数偏差や位相雑音が生じても，第１周波数帯の
信号と上記複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が
低い一部の信号とを混合する際に，その周波数偏差や位
相雑音を補償することができる。また，上記請求項１０
に記載の無線通信システムによれば，上記複数の子局側
局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が
位相同期ループにより上記子局側中間周波数のビーコン
信号に同期して生成されるため，上記複数の子局側局部
発振周波数の信号のうち周波数が高い一部の信号に周波
数偏差や位相雑音が生じても，第１周波数帯の信号と上
記複数の子局側局部発振周波数の信号のうち周波数が低
い一部の信号とを混合する際に，その周波数偏差や位相
雑音が相殺される。また，上記請求項１１に記載の無線
通信システムによれば，無線周波数の信号を中間周波数
の信号に周波数変換する子局の受信側の構成が簡素化及
び小型化され，装置の設置及び運用コストが低減され
る。また，上記請求項１２に記載の無線通信システムに
よれば，無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数
変換する子局の送信側の構成が簡素化及び小型化され，
装置の設置及び運用コストが低減される。また，上記請
求項１３に記載の無線通信システムでは，周波数が低い
一部の局部発振周波数のみに位相同期ループを用いれば
よいから，装置全体としての周波数精度が向上して，周
波数の使用効率を向上させることができる。

【００４４】また，上記請求項１４，１５に記載の周波
数変換装置では，上記中間周波数の信号に逆変換処理を
施して得られた参照信号のレベルが例えば所定の閾値を
超えるように，上記複数の局部発振周波数の信号のうち
周波数が低い一部の信号の周波数が設定される。逆変換
処理を施して得られた信号のレベルが所定の閾値を超え
るのは上記参照信号が正しく復調されたときであり，そ
の時の中間周波数は上記参照信号がスペクトラム拡散さ
れた時点での送信周波数に合致していると判断できる。
即ち，周波数が高い局部発振周波数の信号に周波数偏差
や位相雑音が生じたとしても，それらは補償又は相殺さ
れ，高い周波数精度を得ることができる。しかも，上記
参照信号はスペクトラム拡散によってデータ信号と同帯
域に上記データ信号に殆ど影響を与えることなく重畳す
ることができるため，上記データ信号の周波数帯域以外
の帯域を無駄に消費することがなく，限りある周波数帯
域を有効活用することが可能である。また，水晶発振器
等を用いる必要が無いため，更なる装置の簡素化及び小
型化，設置及び運用コストの低減を図ることが可能であ
る。また，上記請求項１６に記載の周波数変換装置によ
れば，無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数変
換する受信側の周波数変換装置の構成が簡素化及び小型
化され，装置の設置及び運用コストが低減される。ま
た，上記請求項１７に記載の周波数変換装置によれば，
中間周波数の信号を無線周波数の信号に周波数変換する
送信側の周波数変換装置の構成が簡素化及び小型化さ
れ，装置の設置及び運用コストが低減される。

【００４５】また，上記請求項１８，１９に記載の無線
通信システムでは，ハブ局から子局へ，所定の参照信号
にスペクトラム拡散処理が施され，更にハブ局側局部発
振周波数の信号が混合されて生成されたスペクトラム拡
散信号が送信される。一方，子局では，第１周波数帯の
信号に対して，互いに周波数が異なる複数の子局側局部
発振周波数の信号を順次混合することにより，上記第１
周波数の信号を第２周波数帯の信号に周波数変換してハ
ブ局との通信が行われるが，上記周波数変換過程におけ
る子局側中間周波数の信号に逆変換処理を施して得られ
た参照信号のレベルが例えば所定の閾値を超えるよう
に，上記複数の子局側局部発振周波数の信号のうち周波
数が低い一部の信号の周波数が設定される。逆変換処理
を施して得られた信号のレベルが所定の閾値を超えるの
は上記参照信号が正しく復調されたときであり，その時
の子局側中間周波数は上記参照信号がスペクトラム拡散
された時点での送信周波数に合致していると判断でき
る。即ち，周波数が高い子局側局部発振周波数の信号に
周波数偏差や位相雑音が生じたとしても，それらは補償
又は相殺され，高い周波数精度を得ることができる。し
かも，上記参照信号はスペクトラム拡散によってデータ
信号と同帯域に上記データ信号に殆ど影響を与えること
なく重畳することができるため，上記データ信号の周波
数帯域以外の帯域を無駄に消費することがなく，限りあ
る周波数帯域を有効活用することが可能である。また，
水晶発振器等を用いる必要が無いため，更なる装置の簡
素化及び小型化，設置及び運用コストの低減を図ること
が可能である。また，上記請求項２０に記載の無線通信
システムによれば，無線周波数の信号を中間周波数の信
号に周波数変換する子局の受信側の構成が簡素化及び小
型化され，装置の設置及び運用コストが低減される。ま
た，上記請求項２１に記載の無線通信システムによれ
ば，無線周波数の信号を中間周波数の信号に周波数変換
する子局の送信側の構成が簡素化及び小型化され，装置
の設置及び運用コストが低減される。また，上記請求項
２２に記載の無線通信システムでは，周波数が低い一部
の局部発振周波数のみに位相同期ループを用いればよい
から，装置全体としての周波数精度が向上して，周波数
の使用効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態に係る無線通信システ
ムの概略構成及び用いられる周波数の割り当てを説明す
るための図。

【図２】 本発明の一実施の形態に係る周波数変換装置
の概略構成を示す図。

【図３】 上記周波数変換装置における周波数変換を説
明するための周波数チャート。

【図４】 上記実施の形態の変形例に係る周波数変換装
置の概略構成を示す図。

【図５】 上記変形例に係る周波数変換装置における周
波数変換を説明するための周波数チャート。

【図６】 スペクトラム拡散における信号スペクトルの
概念図。

【図７】 スペクトラム拡散を用いた送信機の概略構成
の一例を示すブロック図。

【図８】 スペクトラム拡散に用いられるＰＮ系列と送
信データとの関係を示す説明図。

【図９】 スペクトラム拡散を用いた受信機の概略構成
の一例を示すブロック図。

【図１０】 所定の参照信号（ｂ）をデータ信号の帯域
幅にスペクトラム拡散させて重畳させた状態（ａ）を示
す説明図。

【図１１】 本発明のその他の実施例に係る無線通信シ
ステムのハブ局の概略構成を示す図。

【図１２】 上記ハブ局で用いられる周波数の割り当て
を説明するための図。

【図１３】 本発明のその他の実施例に係る周波数変換
装置に搭載される局部発振器１５００の概略構成を示す
図。

【図１４】 上記周波数変換装置における周波数変換を
説明するための周波数チャート。

【図１５】 参照信号のデータ信号への重畳方法を示す
図。

【図１６】 従来の周波数変換装置の概略構成を示す
図。

【符号の説明】

１００４，１００７，１０１３，１０１６…ミキサー １２００…位相同期発振器（位相同期ループ）

フロントページの続き (72)発明者 後藤 有一郎 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 真鍋 知多佳 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 井上 浩司 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１周波数帯の信号に対して，互いに周
   波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合す
   ることにより，上記第１周波数帯の信号を第２周波数帯
   の信号に周波数変換する周波数変換装置において，上記
   複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の
   信号が，予め定められた無線周波数のビーコン信号が上
   記局部発振周波数の信号と混合されて生成された中間周
   波数のビーコン信号に基づいて位相同期ループにより生
   成されるものであることを特徴とする周波数変換装置。
2. 【請求項２】 上記位相同期ループにおいて，上記中間
   周波数のビーコン信号と所定の基準周波数との差を０に
   するように，上記複数の局部発振周波数の信号のうち周
   波数が低い一部の信号が生成される請求項１に記載の周
   波数変換装置。
3. 【請求項３】 上記複数の局部発振周波数の信号のうち
   周波数が低い一部の信号が，上記中間周波数のビーコン
   信号と所定周波数の信号とを位相同期ループにより同期
   させるものである請求項１又は２に記載の周波数変換装
   置。
4. 【請求項４】 上記複数の局部発振周波数の信号のうち
   周波数が低い一部の信号が，位相同期ループにより上記
   中間周波数のビーコン信号に同期したものである請求項
   １又は２に記載の周波数変換装置。
5. 【請求項５】 上記第１周波数帯の信号が無線周波数の
   信号であって，上記第２周波数帯の信号が中間周波数の
   信号である請求項１〜４のいずれか１項に記載の周波数
   変換装置。
6. 【請求項６】 上記第１周波数帯の信号が中間周波数の
   信号であって，上記第２周波数帯の信号が無線周波数の
   信号である請求項１〜５のいずれか１項に記載の周波数
   変換装置。
7. 【請求項７】 １つ以上の子局とハブ局とが無線接続さ
   れ，上記子局は，第１周波数帯の信号に対して，互いに
   周波数が異なる複数の子局側局部発振周波数の信号を順
   次混合することにより，上記第１周波数の信号を第２周
   波数帯の信号に周波数変換して上記ハブ局と通信を行う
   無線通信システムにおいて，上記ハブ局が，予め定めら
   れたハブ局側中間周波数のビーコン信号にハブ局側局部
   発振周波数の信号が混合されて生成された無線周波数の
   ビーコン信号を上記子局に送信するものであり，上記子
   局が周波数変換の際に用いる上記複数の子局側局部発振
   周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が，上記ハ
   ブ局から送信された無線周波数のビーコン信号が上記子
   局側局部発振周波数の信号と混合されて生成された子局
   側中間周波数のビーコン信号に基づいて位相同期ループ
   により生成されるものであることを特徴とする無線通信
   システム。
8. 【請求項８】 上記位相同期ループにおいて，上記子局
   側中間周波数のビーコン信号と所定の基準周波数との差
   を０にするように，上記複数の子局側局部発振周波数の
   信号のうち周波数が低い一部の信号が生成される請求項
   ７に記載の無線通信システム。
9. 【請求項９】 上記複数の子局側局部発振周波数の信号
   のうち周波数が低い一部の信号は，上記子局側中間周波
   数のビーコン信号と所定周波数の信号とを位相同期ルー
   プにより同期させるものである請求項７又は８に記載の
   無線通信システム。
10. 【請求項１０】 上記複数の子局側局部発振周波数の信
    号のうち周波数が低い一部の信号が，位相同期ループに
    より上記子局側中間周波数のビーコン信号に同期したも
    のである請求項７又は８に記載の無線通信システム。
11. 【請求項１１】 上記第１周波数帯の信号が無線周波数
    の信号であって，上記第２周波数帯の信号が中間周波数
    の信号である請求項７〜１０のいずれか１項に記載の無
    線通信システム。
12. 【請求項１２】 上記第１周波数帯の信号が中間周波数
    の信号であって，上記第２周波数帯の信号が無線周波数
    の信号である請求項７〜１１のいずれか１項に記載の無
    線通信システム。
13. 【請求項１３】 上記子局とハブ局との無線通信で用い
    られる所定周波数領域が複数の周波数チャンネルに多重
    分割されてなる請求項７〜１２のいずれか１項に記載の
    無線通信システム。
14. 【請求項１４】 第１周波数帯の信号に対して，互いに
    周波数が異なる複数の局部発振周波数の信号を順次混合
    することにより，上記第１周波数帯の信号を第２周波数
    帯の信号に周波数変換する周波数変換装置において，ス
    ペクトラム拡散された所定周波数の参照信号と上記局部
    発振周波数の信号とが混合されて生成された中間周波数
    の信号に逆拡散復調処理を施し，得られた参照信号を用
    いて上記複数の局部発振周波数の信号のうち周波数が低
    い一部の信号が生成されてなることを特徴とする周波数
    変換装置。
15. 【請求項１５】 上記複数の局部発振周波数の信号のう
    ち周波数が低い一部の信号が，上記中間周波数の信号に
    逆拡散復調処理を施して得られた参照信号のレベルに基
    づいて周波数が設定されたものである請求項１４に記載
    の周波数変換装置。
16. 【請求項１６】 上記第１周波数帯の信号が無線周波数
    の信号であって，上記第２周波数帯の信号が中間周波数
    の信号である請求項１４又は１５に記載の周波数変換装
    置。
17. 【請求項１７】 上記第１周波数帯の信号が中間周波数
    の信号であって，上記第２周波数帯の信号が無線周波数
    の信号である請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の
    周波数変換装置。
18. 【請求項１８】 １つ以上の子局とハブ局とが無線接続
    され，上記子局は，第１周波数帯の信号に対して，互い
    に周波数帯が異なる複数の子局側局部発振周波数の信号
    を順次混合することにより，上記第１周波数帯の信号を
    第２周波数帯の信号に周波数変換して上記ハブ局と通信
    を行う無線通信システムにおいて，上記ハブ局が，所定
    の参照信号にスペクトラム拡散処理が施され，更にハブ
    局側局部発振周波数の信号が混合されて生成されたスペ
    クトラム拡散信号を上記子局に送信するものであり，上
    記子局が周波数変換の際に用いる上記複数の子局側局部
    発振周波数の信号のうち周波数が低い一部の信号が，上
    記ハブ局から送信されたスペクトラム拡散信号と上記子
    局側局部発振周波数の信号とが混合されて生成された子
    局側中間周波数の信号に逆拡散復調処理を施し，得られ
    た参照信号を用いて生成されるものであることを特徴と
    する無線通信システム。
19. 【請求項１９】 上記複数の子局側局部発振周波数の信
    号のうち周波数が低い一部の信号が，上記子局側中間周
    波数の信号に逆拡散復調処理を施して得られた参照信号
    のレベルに基づいて周波数が設定されたものである請求
    項１８に記載の無線通信システム。
20. 【請求項２０】 上記第１周波数帯の信号が無線周波数
    の信号であって，上記第２周波数帯の信号が中間周波数
    の信号である請求項１８又は１９に記載の無線通信シス
    テム。
21. 【請求項２１】 上記第１周波数帯の信号が中間周波数
    の信号であって，上記第２周波数帯の信号が無線周波数
    の信号である請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の
    無線通信システム。
22. 【請求項２２】 上記子局とハブ局との無線通信で用い
    られる所定周波数領域が複数の周波数チャンネルに多重
    分割されてなる請求項１８〜２１のいずれか１項に記載
    の無線通信システム。