JP2000165297A - 周波数ホッピングによるスペクトラム拡散方式における受信方式 - Google Patents

周波数ホッピングによるスペクトラム拡散方式における受信方式

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JP2000165297A
JP2000165297A JP34047998A JP34047998A JP2000165297A JP 2000165297 A JP2000165297 A JP 2000165297A JP 34047998 A JP34047998 A JP 34047998A JP 34047998 A JP34047998 A JP 34047998A JP 2000165297 A JP2000165297 A JP 2000165297A
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signal
frequency hopping
spread spectrum
frequency
mixer
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Akihiko Endo
昭彦 遠藤
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Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で、高速な周波数ホッピング
パターンを短時間で捕らえることができる周波数ホッピ
ングによるスペクトラム拡散方式における受信方式を提
供する。 【解決手段】 アンテナ1から入力した周波数ホッピン
グ信号は増幅されミキサ3で直交変調器14からの信号
と混合され、周波数ホッピング信号成分が除去されfIF
信号が出力される。この後、ミキサ5を経由して復調器
6で生データが抽出される。直交変調器14は小型の集
積回路で構成でき、切替え動作が存在しないため、周波
数ホッピング速度は理論上制約がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は周波数ホッピング
(以下「FH」という)方式を採用したスペクトラム拡
散通信方式の通信機器の受信方式に関する。
【0002】
【従来の技術】通信方式の一つにスペクトル拡散方式が
従来より存在する。このスペクトル拡散方式は、耐干渉
性,秘話性に優れ、また周波数利用効率が高く、さらに
チャンネル切換が円滑に行われるため通話品質が良好で
あるという特徴を備えており、移動電話などの無線装置
にCDMA方式として利用されている。スペクトル拡散
方式における信号変換の代表的な手法の一つとしてFH
方式が採用される。図5に従来のスペクトラム拡散シス
テムの受信復調回路系の回路構成を示す(特公平7−7
3235)。入力側からの周波数ホッピング信号(IC
OSφ(t))が乗算器(周波数ミキサ)101に入力
される。乗算器101への他方の入力としてはVCO1
13からの出力が加えられている。VCO113に対し
てPN発生器119からの出力で周波数切替えを行って
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この図では、VCO1
13に直接、PN発生器119からの出力を加え、周波
数を変化させるような構成になっているが、実際には、
周波数の安定度等からPLLループを形成して周波数の
安定化を図るものである。ここで、PLL回路を形成す
る回路は、検出器120,分周移相器118,コントロ
ール117,プロセサ114,VCXOPLL116な
どであり、PLLループは、これら回路とVCO11
3,乗算器101,BPF102により形成される。P
LL方式は、周波数引き込みに時間を要し、一般的には
数百μ秒以下に周波数を切り替え安定させなければなら
ない。スペクトラム拡散では、所定の帯域内に、スペク
トラムを時間的にも、周波数的にも偏りなく拡散させる
ためにある程度の高速の拡散レートが使用される。例え
ば、CDMA方式の移動電話では、拡散の方式は異なる
が拡散のレートは約1MHzである。したがって、1μ
S程度より高速のロック時間が必要となる。周波数ホッ
ピングパターンが高速になった場合には、速い時間でロ
ックするような高速シンセサイザを構成しなければなら
ない。この高速シンセサイザには特殊な回路を用いなけ
ればならず回路構成が複雑になっていた。
【0004】本発明の目的は、簡単な回路構成で、高速
な周波数ホッピングパターンを短時間で捕らえることが
できる周波数ホッピングによるスペクトラム拡散方式に
おける受信方式を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による周波数ホッピングによるスペクトラム拡
散方式における受信方式は、周波数ホッピングによるス
ペクトラム拡散方式において、周波数ホッピング信号を
受信する受信手段と、I信号に対し移相を施し、このI
信号およびQ信号にそれぞれ局部発振周波数を乗算し、
その後加算してなる、周波数ホッピングパターンと同じ
局部発振信号を出力する直交変調器と、前記周波数ホッ
ピング信号と前記局部発振信号を入力し、その差分をと
ることによって周波数ホッピングを除去し、信号成分を
取り出すミキサ手段と、前記ミキサ手段から出力される
信号成分を復調する復調手段とを含んで構成されてい
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図1は、本発明による周波
数ホッピングによるスペクトラム拡散方式における受信
方式の実施の形態を示す回路ブロック図であり、図3A
および図3Bは、図1の各回路の出力例を示す波形図で
ある。FH方式のスペクトラム拡散信号(A)はアンテ
ナ1によって受信される。受信信号(A)は、増幅器2
によって増幅される。この信号(B)は第1のミキサ3
に入力される。図3Aの(a)および(b)の信号波形
(A)(B)の右側には、時間経過とともに周波数ホッ
ピングする状態を示している。
【0007】ミキサ3では、直交変調器14からの周波
数のホッピングパターンと同じ局部発振信号を入力し、
その差分を取ることによって、ミキサ3のIF出力端子
には、周波数ホッピングが除かれた|fR −fL |=f
IFを含む信号(C)が出力される。信号(C)はBPF
4で不要信号成分が除かれ、第2のミキサ5に入力す
る。一方、第2の局部発振器8からの局部発信信号fl
も第2のミキサ5に入力し、|fR −fl |を含む信号
(E)が出力される。そして、復調器6で復調され、ロ
ービット生データであるディジタル信号(F)が抽出さ
れる。ディジタル信号(F)は信号処理回路7により処
理される。
【0008】直交変調器14は、第1の局部発振器9,
局発信号をπ/2位相進行させるπ/2移相器10,π
/2移相器10の出力とI信号を乗算する乗算器11,
第1の局部発振器9の出力とQ信号を乗算する乗算器1
2および乗算器11,12の出力を加算する加算器13
より構成される。ミキサ3に入力される局部発振信号は
直交変調器14によって生成される。この直交変調器1
4は、I/Q信号に適切な信号を与えることによってそ
の出力の周波数を自由に制御できるものである。
【0009】図2は、直交変調器の動作原理を説明する
ための図である。I信号のsin波と局発信号fl のπ
/2移相した信号が乗算されるとともにQ信号のcos
波と局発信号fl が乗算され、これらが加算されると、
図2で示すような演算が上記回路で行われる。この例で
は、周波数がI/Q信号によりf0だけ偏移している状
態を示している。図3Bにおいて、信号(G)はQ信
号,信号(H)はI信号の波形をそれぞれ示している。
このように周波数ホッピングパターンに応じたI/Q信
号により、出力信号を偏移することにより、FH方式の
スペクトル拡散信号の受信が可能になる。
【0010】上記直交変調器による方式は、切り替え動
作が存在しないため、周波数ホッピング速度は理論上制
約がない。また、この直交変調器14の回路は、小型の
集積回路1個で実現することが可能である。
【0011】
【実施例】図4は、本発明による受信方式を適用した実
施例を示す回路ブロック図である。この実施例は移動電
話に代表されるような双方向の通信機能を持つ無線機に
適用したもので、受信周波数は800MHz,送信周波
数は855MHzである。アンテナ16で受信した電波
は、アンテナ共用器17を通してLNA(Low NoiseAm
p)18に入力し、増幅される。この信号は直交変調器4
6からの周波数ホッピングパターンと同じ周波数信号と
ミキサ19で混合され、55MHzの中間周波数に変換
されるとともに周波数ホッピングによる拡散が、逆拡散
され、以降の通常の受信回路に導かれる。直交変調器4
6は、745MHzの発振信号を出力する局部発振器2
7,π/2移相器28,乗算器29,30および加算器
31より構成されている。
【0012】55MHzの中間周波数は、BPF20,
増幅器21で不要成分が除去され増幅される。そしてミ
キサ22において局部発振器25からの54.55MH
zの発振信号が混合され450KHzの中間周波数に変
換される。さらに復調器24で音声信号またはデータ信
号などに復調される。BPF20で取り出される同期検
出信号はスぺクトラム拡散信号波の逆拡散の同期検出と
保持のために使用される。なお、逆拡散の同期検出およ
び保持の構成は、種々の構成が考えられ、本発明の趣旨
とするところではないので、その説明を省略する。ま
た、各部の周波数構成もスペクトラム拡散レート,使用
するデバイス,方式等により最適の周波数が異なるもの
と考えられるが、それについても本発明の趣旨ではない
ので説明を省略する。
【0013】つぎに送信側では、必要な音声データまた
はデータ等は、変調器32において局部発振器33から
の110MHzの発振信号を受け該信号によって変調さ
れる。変調された信号はミキサ34で直交変調器47か
らの745MHzの信号により855MHz帯の高周波
信号に変換されるとともにスペクトラム拡散変調が行わ
れる。直交変調器47は、745MHzの発振信号を出
力する局部発振器27,π/2移相器39,乗算器4
0,41および加算器42より構成されている。このス
ペクトラム拡散変調信号はBPF35,増幅器36で帯
域制限して増幅され、さらにBPF37で不要成分が除
去される。その後、パワーアンプ38によって充分な空
中線電力にまで増幅され、アンテナ共用器17を介して
アンテナ16より送信される。復調・変調された、また
はされる音声信号もしくはデータ信号は制御ブロックを
通してスピーカ・マイク43,キースイッチ部分に接続
され利用される。この構成は、従来の形態電話等と比較
した場合でも、特に複雑な構成になることなく高速の周
波数ホッピング方式を実現できる。
【0014】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、周波数
ホッピング信号を受信する受信手段と、I信号に対し移
相を施し、このI信号およびQ信号にそれぞれ局部発振
周波数を乗算し、その後加算してなる、周波数ホッピン
グパターンと同じ局部発振信号を出力する直交変調器
と、周波数ホッピング信号と局部発振信号を入力し、そ
の差分をとることによって周波数ホッピングを除去する
ミキサ手段と、ミキサ手段から出力される信号成分を復
調する復調手段を含んで構成されるので、回路構成が小
規模となり、低コストで高速切り替が可能になる受信方
式を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による周波数ホッピングによるスペクト
ラム拡散方式における受信方式の実施の形態を示す回路
ブロック図である。
【図2】直交変調器の動作原理を説明するための図であ
る。
【図3A】図1の各回路の出力例を示す波形図で、
(A),(B),(C)および(D)の出力をそれぞれ
示している。
【図3B】図1の各回路の出力例を示す波形図で、
(E),(F),(G)および(H)の出力をそれぞれ
示している。
【図4】本発明による受信方式を適用した実施例を示す
回路ブロック図である。
【図5】従来のスペクトラム拡散システムの受信復調回
路系の回路構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
1,16…アンテナ 2,21,36…増幅回路(AMP) 3,5,19,22,34…ミキサ 4,20,23,35,37…バンドパスフィルタ(B
PF) 6,24…復調器 7…信号処理回路 8…第2局部発振器 9…第1局部発振器 10,28,39…π/2移相器 11,12,29,30,40,41…乗算器 13,31,42…加算器 14…直交変調器 17…アンテナ共用器 18…LNA(Low Noise Amp) 25,27,33…局部発振器 32…変調器 38…PA(Power Amp) 43…スピーカとマイク 44…キースイッチ 45…電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数ホッピングによるスペクトラム拡
    散方式において、周波数ホッピング信号を受信する受信
    手段と、I信号に対し移相を施し、このI信号およびQ
    信号にそれぞれ局部発振周波数を乗算し、その後加算し
    てなる、周波数ホッピングパターンと同じ局部発振信号
    を出力する直交変調器と、前記周波数ホッピング信号と
    前記局部発振信号を入力し、その差分をとることによっ
    て周波数ホッピングを除去し、信号成分を取り出すミキ
    サ手段と、前記ミキサ手段から出力される信号成分を復
    調する復調手段と、を含むことを特徴とする周波数ホッ
    ピングによるスペクトラム拡散方式における受信方式。
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