JP2001053640A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

無線通信装置および無線通信方法

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JP2001053640A
JP2001053640A JP11227508A JP22750899A JP2001053640A JP 2001053640 A JP2001053640 A JP 2001053640A JP 11227508 A JP11227508 A JP 11227508A JP 22750899 A JP22750899 A JP 22750899A JP 2001053640 A JP2001053640 A JP 2001053640A
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frequency band
radio
intermediate frequency
modulated signal
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JP11227508A
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Yozo Shoji
洋三 荘司
Kiyoshi Hamaguchi
清 浜口
Hirotsugu Ogawa
博世 小川
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Communications Research Laboratory
Original Assignee
Communications Research Laboratory
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送受信機の製造コストを低減でき、また受信
機の構成を簡単なものとし、高品質な信号伝送を行うこ
とができるようにする。 【解決手段】 この発明の無線通信装置３０は、送信機
３１と受信機３２とからなり、送信機３１は、中間周波
数帯変調回路３１１と局部発振器３１６と乗積器３１２
と、乗積器３１２からの無線変調信号をＶ偏波として無
線伝送する第１送信アンテナ３１５と、局部発振器３１
６からの無変調キャリアをＨ偏波として無線伝送する第
２送信アンテナ３１８とを備え、受信機３２２は、無線
変調信号を受信する第１受信アンテナ３２１と、無変調
キャリアを受信する第２受信アンテナ３２３と、無線変
調信号および無変調キャリアを乗積してＩＦ帯変調信号
を得る乗積器３２７と、そのＩＦ帯変調信号を復調する
中間周波数帯復調回路３２８と、を備えていることを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は無線通信装置およ
び無線通信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】広帯域なディジタル信号やアナログ信号
を高品質に伝送するための無線通信システムでは、その
占有帯域の広さと現状でのマイクロ波帯における周波数
の不足から、特にＳＨＦ帯以上の高周波数帯が用いら
れ、例えばミリ波を用いた無線ＬＡＮ、無線ホームリン
ク、無線映像伝送システム、無線路車間（車車間）通信
システムにおける活用が検討されている。一般的に、高
い無線周波数帯を使用する無線通信システムにおいて
は、送信機は中間周波数帯において変調信号の生成と複
数チャネルの多重処理を行った後に、これを局部発振源
を用いて使用無線周波数帯へ周波数変換（アップコンバ
ート）する。逆に受信機では受信した無線周波数帯信号
を局部発振源を用いて中間周波数帯へ周波数変換（ダウ
ンコンバート）したのちチャネルの抽出と信号の復調を
行う。
【０００３】このとき送受信機双方で用いる局部発振源
間は同期している必要があり、周波数差または位相差に
時間変動が生じた場合、これがダウンコンバート後の変
調信号に重畳されて復調信号の品質劣化の原因になる。
したがって、送信機及び受信機双方に非常に周波数安定
度の高い局部発振源を備える必要がある。従来、周波数
安定度の高い局部発振器を実現するためにＰＬＬ(Phase
Lock Loop)構成を用いたフィードバック制御により安
定化をはかった局部発振器を用いる方法、及び信号復調
時にＰＬＬ構成による同期搬送波再生回路を用いる方法
が一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の無
線通信システムでは、下記〜の問題点を有してい
た。 利用無線周波数帯が高周波数になるに従って、周波
数の安定した局部発振器の実現が困難になると同時に、
局部発振器の製造コストが高くなるため通信システム全
体を高価なものにする。 局部発振器に生じる周波数変動及び位相雑音が大きく
なるにつれて、受信回路においてＰＬＬ構成による同期
搬送波再生の実現が困難なる。または、受信機の構成が
複雑になる。 送信機及び受信機で用いる局部発振信号に含まれる位
相雑音により信号品質が劣化する。
【０００５】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
送受信機の製造コストを低減でき、また受信機の構成を
簡単なものとし、さらに高品質な信号伝送を行うことが
できる無線通信装置および無線通信方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【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に記載の発明は、無線送信された信号を受
信側で中間周波数帯へダウンコンバートする無線通信装
置において、入力信号を中間周波数帯に変調した中間周
波数帯変調信号を無線周波数帯にアップコンバートする
際に用いた局部発振信号を、そのアップコンバートによ
り得られた無線周波数帯変調信号と同時に無線送信する
送信機と、上記送信機からの無線送信信号を受信したと
きの受信信号に含まれる、局部発振信号成分と無線周波
数帯変調信号成分との乗積成分を生成することで、受信
信号を中間周波数帯にダウンコンバートし、そのダウン
コンバートで得られた中間周波数帯変調信号を復調する
受信機と、からなることを特徴としている。
【０００７】また、請求項２に記載の発明は、無線送信
された信号を受信側で中間周波数帯へダウンコンバート
する無線通信方法において、入力信号を中間周波数帯に
変調した中間周波数帯変調信号を無線周波数帯にアップ
コンバートする際に用いた局部発振信号を、そのアップ
コンバートにより得られた無線周波数帯変調信号と同時
に無線送信し、上記無線送信した信号を受信したときの
受信信号に含まれる、局部発振信号成分と無線周波数帯
変調信号成分との乗積成分を生成することで、受信信号
を中間周波数帯にダウンコンバートし、そのダウンコン
バートで得られた中間周波数帯変調信号を復調する、こ
とを特徴としている。
【０００８】さらに、請求項３に記載の発明は、上記し
た請求項２に記載の発明の構成に加えて、送信側では、
無線周波数帯変調信号と局部発振信号とを互いに直交す
る偏波で無線送信し、受信側では、互いに直交する偏波
を受信して、一方の偏波からは無線周波数帯変調信号
を、他方の偏波からは局部発振信号を抽出する、ことを
特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】図１はこの発明の無線通信装置の第１の実
施形態を示す図である。図において、この発明の無線通
信装置１０は、無線送信された信号を受信側で中間周波
数帯へダウンコンバートする無線通信装置であり、送信
機１１と受信機１２とを備えている。
【００１１】送信機１１は、入力された信号を変調して
中間周波数帯変調信号（以下、「ＩＦ帯変調信号」とい
う）を出力する中間周波数帯変調回路１１１と、局部発
振信号（以下、「無変調キャリア」という）を出力する
局部発振器１１７と、ＩＦ帯変調信号および無変調キャ
リアを乗積して無線周波数帯変調信号（以下、「無線変
調信号」という）を出力する乗積器１１２と、乗積器１
１２からの無線変調信号および局部発振器１１７から分
岐して出力された無変調キャリアを合成しその合成信号
を出力する合成器１１４と、その合成信号を無線伝送す
る送信アンテナ１１６と、を備えている。
【００１２】なお、乗積器１１２と合成器１１４との間
には、乗積器１１２からの無線変調信号のうち、不要成
分を除去する帯域ろ波器１１３を介在させている。ま
た、合成器１１４と送信アンテナ１１６との間には、合
成器１１４からの合成信号を増幅する増幅器１１５を介
在させている。
【００１３】一方、受信機１２は、送信アンテナ１１６
からの合成信号を受信する受信アンテナ１２１と、受信
アンテナ１２１が受信した合成信号からＩＦ帯変調信号
を得る二乗器１２４と、二乗器１２４からのＩＦ帯変調
信号を復調する中間周波数帯復調回路１２５と、を備え
ている
【００１４】なお、受信アンテナ１２１と二乗器１２４
との間には、受信アンテナ１２１からの合成信号を増幅
する増幅器１２２と、その増幅器１２２からの合成信号
のうち、不要成分を除去する帯域ろ波器１２３とを直列
に介在させている。
【００１５】上記送信機１１の中間周波数帯変調回路１
１１が出力するＩＦ帯変調信号（中心周波数ｆIF）のス
ペクトル波形を、図１の左上に示している。また、送信
アンテナ１１６と受信アンテナ１２１との間の空間伝送
路中における合成信号のスペクトル波形を、図１の中央
上に示している。この合成信号は、無変調キャリア（中
心周波数ｆc ）と、この無変調キャリアによりアップコ
ンバートされた無線変調信号（中心周波数ｆc ＋ｆIF）
とから構成されている。さらに、受信機１２の二乗器１
２４から出力されたＩＦ帯変調信号（中心周波数ｆIF）
のスペクトル波形を、図１の右上に示している。
【００１６】このように、この第１の実施形態では、Ｉ
Ｆ帯変調信号を無線周波数帯にアップコンバートする際
に用いた無変調キャリアを、そのアップコンバートによ
り得られた無線変調信号と同時に無線送信し、受信側で
はその受信信号の無変調キャリア成分と無線変調信号成
分との乗積成分を生成することで、無線変調信号を中間
周波数帯にダウンコンバートするようにしている。
【００１７】すなわち、送信側では、無線変調信号と無
変調キャリアとを同時に伝送し、受信側では、受信した
無線変調信号を中間周波数帯へダウンコンバートする際
に、その無線変調キャリアを同期局部発振源として使用
する。このため、受信機１２側では、本来高精度に周波
数を安定させる必要のある受信機側局部発振器を不要に
することができ、受信機１２の構成を簡単化できると同
時にその製造コストを削減することができる。
【００１８】また、送信機１１で用いる局部発振器１１
７には高い周波数安定度及び優れた位相雑音特性が要求
されなくなるため、その製造コストを削減することがで
きる。
【００１９】さらに、受信機１２でダウンコンバートに
使用する無変調キャリアは送信側で用いたものと同一で
あり同期しているため、ダウンコンバート後のＩＦ帯変
調信号には、送信機１１側の局部発振器１１７に含まれ
る位相雑音による品質劣化が生じるようなことはなく、
高品質な信号伝送が可能になる。
【００２０】なお、この実施形態では、変調信号自身の
二乗項成分により生じる第２次相互変調ひずみの発生に
よって信号品質が劣化することが考えられるが、このよ
うな信号品質の劣化は、無線変調信号と無変調キャリア
との周波数距離を無線変調信号帯域以上にするか、もし
くは送信無線変調信号と無変調キャリア間の電力配分を
無変調キャリア側に大きく持たせることで充分に対処す
ることができる。
【００２１】図２はこの発明の無線通信装置の第２の実
施形態を示す図である。この第２の実施形態における無
線通信装置２０は、受信機２２の構成が上記した第１の
実施形態と相違している。送信機２１は、第１の実施形
態での送信機１１と同一の構成を有しており、同一の構
成要素には、送信機１１側の各構成要素に付した符号の
下から３桁目の「１」を「２」に書き換えて符号を付す
こととし、その説明は省略する。
【００２２】受信機２２は、送信アンテナ２１６からの
合成信号を受信する受信アンテナ２２１と、受信アンテ
ナ２２１が受信した合成信号を増幅する増幅器２２２
と、増幅器２２２が増幅した合成信号から無変調キャリ
ア成分を抽出する帯域ろ波器２２３と、その帯域ろ波器
２２３の出力より無変調キャリアを再生する注入同期型
発振器２２４と、増幅器２２２からの無線変調信号およ
び注入同期型発振器２２４からの無変調キャリアを乗積
してＩＦ帯変調信号を得る乗積器２２５と、乗積器２２
５からのＩＦ帯変調信号を復調する中間周波数帯復調回
路２２６と、を備えている。
【００２３】なお、注入同期型発振器２２４に代えて、
単一同調増幅器を使用するようにしてもよい。
【００２４】上記送信機２１の中間周波数帯変調回路２
１１が出力するＩＦ帯変調信号（中心周波数ｆIF）のス
ペクトル波形を、図２の左上に示している。また、送信
アンテナ２１６と受信アンテナ２２１との間の空間伝送
路中における合成信号のスペクトル波形を、図２の中央
上に示している。この合成信号は、無変調キャリア（中
心周波数ｆc ）と、この無変調キャリアによりアップコ
ンバートされた無線変調信号（中心周波数ｆc ＋ｆIF）
とから構成されている。さらに、受信機２２の乗積器２
２５から出力されたＩＦ帯変調信号（中心周波数ｆIF）
のスペクトル波形を、図２の右上に示している。
【００２５】上記構成の無線通信装置２０は、第１の実
施形態の無線通信装置１０と同様の作用効果を発揮する
とともに、第１の実施形態では、上記したように、第２
次相互変調ひずみによる信号品質劣化に対する防止策、
例えば無線変調信号と無変調キャリアとの周波数距離を
無線変調信号帯域以上にする等の対処が必要であった
が、この第２の実施形態では、受信機２２側で無変調キ
ャリアのみを抽出し増幅するブランチを設けたので、こ
のような防止策を不要とすることができる。
【００２６】さらに、注入同期型発振器２２４を用いて
無変調キャリアを再生することで、雑音特性の優れたＩ
Ｆ帯変調信号を得ることができる。
【００２７】図３はこの発明の無線通信装置の第３の実
施形態を示す図である。図において、この発明の無線通
信装置３０は、送信機３１と受信機３２とから構成さ
れ、送信機３１は、入力信号を変調してＩＦ帯変調信号
を出力する中間周波数帯変調回路３１１と、無変調キャ
リアを出力する局部発振器３１６と、ＩＦ帯変調信号お
よび無変調キャリアを乗積して無線変調信号を出力する
乗積器３１２と、乗積器３１２からの無線変調信号を一
方向に偏波し、例えばＶ偏波として無線伝送する第１送
信アンテナ３１５と、局部発振器３１６から分岐して出
力された無変調キャリアを上記の一方向とは直交する方
向に偏波し、例えばＨ偏波として無線伝送する第２送信
アンテナ３１８とを備えている。
【００２８】なお、乗積器３１２と第１送信アンテナ３
１５との間には、乗積器３１２からの無線変調信号のう
ち、不要成分を除去する帯域ろ波器３１３と、その帯域
ろ波器３１３からの無線変調信号を増幅する増幅器３１
４とを介在させている。
【００２９】一方、受信機３２は、第１送信アンテナ３
１５からの無線変調信号を受信する第１受信アンテナ３
２１と、第２送信アンテナ３１８からの無変調キャリア
を受信する第２受信アンテナ３２３と、第１受信アンテ
ナ３２１からの無線変調信号および第２受信アンテナ３
２３からの無変調キャリアを乗積してＩＦ帯変調信号を
得る乗積器３２７と、乗積器３２７からのＩＦ帯変調信
号を復調する中間周波数帯復調回路３２８と、を備えて
いる。
【００３０】なお、第１受信アンテナ３２１と乗積器３
２７との間には、増幅器３２２を介在させ、第１受信ア
ンテナ３２１が受信したＶ偏波を増幅した後、乗積器３
２７に入力するようにしている。また、第２受信アンテ
ナ３２３と乗積器３２７との間には、増幅器３２４、帯
域ろ波器３２５および注入同期型発振器３２６を直列に
介在させ、第２受信アンテナ３２３が受信したＨ偏波を
増幅するとともにその不要成分を除去して無変調キャリ
アを再生した後、乗積器３２７に入力するようにしてい
る。
【００３１】上記送信機３１の中間周波数帯変調回路３
１１が出力するＩＦ帯変調信号（中心周波数ｆIF）のス
ペクトル波形を、図３の左上に示している。また、第
１，第２送信アンテナ３１５，３１８と第１，第２受信
アンテナ３２１，３２３との間の空間伝送路中における
合成信号のスペクトル波形を、図３の中央上に示してい
る。この合成信号は、Ｈ偏波としての無変調キャリア
（中心周波数ｆc ）と、この無変調キャリアによりアッ
プコンバートされたＶ偏波としての無線変調信号（中心
周波数ｆc ＋ｆIF）とから構成されている。さらに、受
信機３２の乗積器３２７から出力されたＩＦ帯変調信号
（中心周波数ｆIF）のスペクトル波形を、図３の右上に
示している。
【００３２】上記構成の無線通信装置３０は、第１の実
施形態の無線通信装置１０と同様の作用効果を発揮する
とともに、第２の実施形態と同様に、二乗器１２４使用
に伴う信号品質劣化に対する防止策を不要とすることが
できる。
【００３３】ところで、上記第２の実施形態では、受信
機２２において帯域ろ波器２２３を用いて無変調キャリ
アを抽出するようにしているが、比較的高い周波数帯、
例えば３０〜３００ＧＨｚ帯では、無変調キャリアのみ
を抽出可能な狭帯域な帯域ろ波器２２３の実現が困難で
ある。これに対し、この第３の実施形態では、無線変調
信号と無変調キャリアとを送信機３１側において事前に
分離し、互いに直交する異なる偏波として送信し、受信
機３２側でそのまま受信するように構成しているので、
かなり高い分離度で無変調キャリアを抽出することがで
きる。したがって、より一層高品質のＩＦ帯変調信号を
得ることができる。
【００３４】上記第３の実施形態では、送信機３１およ
び受信機３２のそれぞれで各偏波に対応して２つのアン
テナを用いるようにしたが、各偏波に対応して２つのア
ンテナを設ける構成に限定されることはなく、例えば送
信側で偏波の直交した２つの信号を偏波状態を維持した
まま合成し１つの送信アンテナで送信し、受信側では１
つの受信アンテナで受信した信号から各偏波成分を分離
するように構成してもよい。
【００３５】上記図１、図２および図３に示した各スペ
クトル波形は、直交マルチキャリア変調方式を用いた場
合の変調信号のスペクトル波形であるが、本発明は、変
調方式および変調帯域に依存することなく成立するもの
である。このため、変調信号としては、あらゆる変調方
式を用いた場合の変調信号であってよく、またその変調
信号を複数チャネル束ねたマルチチャネル信号であって
もよい。
【００３６】
【発明の効果】この発明は上記した構成からなるので、
以下に説明するような効果を奏することができる。
【００３７】請求項１および請求項２に記載の発明で
は、送信側において無線周波数帯変調信号と局部発振信
号とを同時に伝送し、受信側ではダウンコンバートする
際に、伝送されてきた局部発振信号を同期局部発振源と
して使用するようにしたので、受信機側では、本来高精
度に周波数を安定させる必要のある受信機側局部発振器
を不要にすることができ、したがって、受信機の構成を
簡単化できると同時にその製造コストを削減することが
できる。
【００３８】また、送信機で用いる局部発振器には高い
周波数安定度及び優れた位相雑音特性が要求されなくな
るため、その製造コストを削減することができる。
【００３９】さらに、受信機でダウンコンバートに使用
する局部発振信号は送信側で用いたものと同一であるた
め、ダウンコンバート後の中間周波数帯変調信号には、
送信機側の局部発振器に含まれる位相雑音による品質劣
化が生じるようなことはなく、高品質な信号伝送が可能
になる。
【００４０】また、請求項３に記載の発明では、送信側
において、無線周波数帯変調信号と局部発振信号とを互
いに直交する偏波で無線送信し、受信側で、その偏波を
受信して、一方の偏波からは無線周波数帯変調信号を、
他方の偏波からは局部発振信号を抽出するようにしたの
で、かなり高い分離度で局部発振信号を抽出することが
でき、したがって、より一層高品質の中間周波数帯変調
信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の無線通信装置の第１の実施形態を示
す図である。
【図２】この発明の無線通信装置の第２の実施形態を示
す図である。
【図３】この発明の無線通信装置の第３の実施形態を示
す図である。
【符号の説明】
１０ 無線通信装置 １１ 送信機 １１１ 中間周波数帯変調回路 １１２ 乗積器 １１３ 帯域ろ波器 １１４ 合成器 １１５ 増幅器 １１６ 送信アンテナ １１７ 局部発振器 １２ 受信機 １２１ 受信アンテナ １２２ 増幅器 １２３ 帯域ろ波器 １２４ 二乗器 １２５ 中間周波数帯復調回路 ２０ 無線通信装置 ２１ 送信機 ２１１ 中間周波数帯変調回路 ２１２ 乗積器 ２１３ 帯域ろ波器 ２１４ 合成器 ２１５ 増幅器 ２１６ 送信アンテナ ２１７ 局部発振器 ２２ 受信機 ２２１ 受信アンテナ ２２２ 増幅器 ２２３ 帯域ろ波器 ２２４ 注入同期型発振器 ２２５ 乗積器 ２２６ 中間周波数帯復調回路 ３０ 無線通信装置 ３１ 送信機 ３１１ 中間周波数帯変調回路 ３１２ 乗積器 ３１３ 帯域ろ波器 ３１４ 増幅器 ３１５ 第１送信アンテナ ３１６ 局部発振器 ３１８ 第２送信アンテナ ３２ 受信機 ３２１ 第１受信アンテナ ３２２ 増幅器 ３２３ 第２受信アンテナ ３２４ 増幅器 ３２５ 帯域ろ波器 ３２６ 注入同期型発振器 ３２７ 乗積器 ３２８ 中間周波数帯復調回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K011 BA03 DA03 DA06 DA27 EA01 EA02 JA01 KA13 5K020 AA08 CC01 DD09 DD11 DD21 EE11 FF05 HH13

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線送信された信号を受信側で中間周波
    数帯へダウンコンバートする無線通信装置において、 入力信号を中間周波数帯に変調した中間周波数帯変調信
    号を無線周波数帯にアップコンバートする際に用いた局
    部発振信号を、そのアップコンバートにより得られた無
    線周波数帯変調信号と同時に無線送信する送信機と、 上記送信機からの無線送信信号を受信したときの受信信
    号に含まれる、局部発振信号成分と無線周波数帯変調信
    号成分との乗積成分を生成することで、受信信号を中間
    周波数帯にダウンコンバートし、そのダウンコンバート
    で得られた中間周波数帯変調信号を復調する受信機と、 からなることを特徴とする無線通信装置。
  2. 【請求項２】 無線送信された信号を受信側で中間周波
    数帯へダウンコンバートする無線通信方法において、 入力信号を中間周波数帯に変調した中間周波数帯変調信
    号を無線周波数帯にアップコンバートする際に用いた局
    部発振信号を、そのアップコンバートにより得られた無
    線周波数帯変調信号と同時に無線送信し、 上記無線送信した信号を受信したときの受信信号に含ま
    れる、局部発振信号成分と無線周波数帯変調信号成分と
    の乗積成分を生成することで、受信信号を中間周波数帯
    にダウンコンバートし、そのダウンコンバートで得られ
    た中間周波数帯変調信号を復調する、 ことを特徴とする無線通信方法。
  3. 【請求項３】 送信側では、無線周波数帯変調信号と局
    部発振信号とを互いに直交する偏波で無線送信し、 受信側では、互いに直交する偏波を受信して、一方の偏
    波からは無線周波数帯変調信号を、他方の偏波からは局
    部発振信号を抽出する、 ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
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