JP2002033690A - 微弱電波通信装置 - Google Patents

微弱電波通信装置

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JP2002033690A
JP2002033690A JP2000247991A JP2000247991A JP2002033690A JP 2002033690 A JP2002033690 A JP 2002033690A JP 2000247991 A JP2000247991 A JP 2000247991A JP 2000247991 A JP2000247991 A JP 2000247991A JP 2002033690 A JP2002033690 A JP 2002033690A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】微弱電波を利用したデジタル無線通信で、周波
数ダイバシティーにより通信距離を伸ばすことができる
通信装置を、簡単な構成で提供する。 【解決手段】周波数の異なる複数の搬送波BおよびC
を、同一のデジタルベースバンド信号Aで周波数変調し
たFrequency Shift Keying(F
SK)であり、各搬送波BおよびCの最大周波数偏移の
間に一方に挿入した減衰器Eにより一定の差を設け、そ
の差は受信機のベースバンドフィルターのカットオフ周
波数以上とする送信機と、受信した前記各搬送波を同じ
中間周波数に周波数変換したのち合成し、復調する受信
機を用いることにより、受信状態により搬送波を選択す
るなどの手段を必要としない周波数ダイバシティー通信
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】本発明は、微弱電波のデジタル無線
通信に利用される。
【0002】
【従来技術】微弱電波の無線通信では、利用できる電波
の電界強度が微弱であるため、所望の通信距離を得るた
めには希望電波以外の電波による干渉を可能な限り少な
くしなければならない。一般的な生活空間では、大地や
建造物などによる電波の反射があり、これによるマルチ
パスは避けられない。マルチパスはフェージングと呼ば
れる電波の振幅変動を発生させる。周波数ダイバシティ
ーはフェージングの影響を軽減する手法の一つで、複数
の周波数の搬送波を送信し、合成して受信することでフ
ェージングを軽減するものである。従来の装置では、複
数の搬送波を合成する方法として各搬送波を複数の受信
回路でベースバンド信号に復調してから合成する、また
は一つの受信機で受信状況に応じて受信する搬送波を切
り替える等の方式がある。これらの装置は受信回路(復
調回路)が複数必要であるか、または搬送波の切り替え
手段や受信状況を検出して判断する手段が必要であり、
装置が複雑になっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする問題】本発明が解決しようと
する問題は、受信機にこれらの判断手段や切り替え手段
を必要とせずに一つの復調回路で複数の搬送波を合成で
きる周波数ダイバシティー通信機を提供することであ
る。
【0004】
【問題を解決するための手段】本発明では複数の搬送波
を同時に受信して、それぞれを周波数変換器で同じ中間
周波数に変換してから合成し復調している。これにより
搬送波を選択するフィルターを切り替え回路が不必要に
なるため切り替えの判断をすることもなく、復調する前
に合成するので復調回路は一つでよい。しかし複数の搬
送波を中間周波数で合成するとき、これを単純に合成し
ただけでは問題が発生する。二つの搬送波周波数を
、f、ローカル周波数をfLO1、fLO2、中
間周波数をfIFとすると、下側ヘテロダインの受信機
であれば原理的にはf −fLO1=f−fLO2
IFとなる一つの中間周波数fIFに変換される。し
かし現実には送信側の発振器と受信側のローカル発振器
は異なるためf −fLO1とf−fLO2を正確に
一致させることは不可能であり、中間周波数はf−f
LO1=fIF1とf−fLO2=fIF2という二
つの周波数が合成されfIF1とfIF2の周波数差の
ビート(振幅変動)を生じる。f F1とfIF2の振
幅が等しい場合は合成された中間周波数の振幅がゼロに
なるときがあり受信に大きく影響する。この様子を図示
したのが第一図Aである。ビートによって中間周波数の
振幅の小さくなった部分が、正確に復調されず本来再生
されるべきパルスが欠けていることを示している。本発
明ではこの中間周波数のビートの影響を無くすため、送
信側で各搬送波の最大周波数偏移に差を付けている。搬
送波fが二値のFSKである場合その周波数は、FM
変調の最大周波数偏移をfDEVとするとベースバンド
信号のHi、Loによってf±fDEVのどちらかに
なり、同様に中間周波数もfIF±fDEVとなる。こ
こで第一の搬送波の最大周波数偏移をfDEV1、第二
の搬送波のそれをfDEV2とし、|fDEV1−f
DEV2|>fsとなるように差を付ける。fsは検波
後のローパスフィルターのカットオフ周波数である。こ
の結果第一図B、Cに示すように、送信ベースバンド信
号がHiまたはLoのときの中間周波数fIF1とf
IF2にはfs以上の周波数差があることになり、従っ
てビートの周波数もfs以上であるから、このビートに
よって発生する復調信号のノイズはローパスフィルター
で除去されて受信に影響を及ぼさなくできる。ただし送
信ベースバンド信号がHiからLo、またはLoからH
iへと遷移する期間では、fIF1とfIF2の周波数
差は徐々に少なくなり、HiとLoの中間レベルでは周
波数差はなくなってしまうが、遷移期間はHi、Loの
期間に比べて非常に短いため影響はない。一例を挙げる
と、ベースバンド信号を256Hz(512bps)、
第一搬送波の最大周波数偏移を32kHz、第二搬送波
のそれを30kHzとすれば、中間周波数のビート周波
数は2kHzとなり、検波出力には2kHzのノイズが
重畳するが、カットオフ周波数256Hzのローパスフ
ィルターに通すことで除去することができる。以上は本
発明の原理を二値FSKの例で説明したが、これを多値
FSKに応用すること、また合成する搬送波の数を二つ
以上にすることは当業者には容易なことである。
【0005】
【発明の実施例】以下に本発明の一例を説明する。第二
図は二つの搬送波を送信する送信機の構成を示してい
る。同じベースバンド信号によって第一搬送波と第二搬
送波を周波数変調変調(FSK)し、合成した後アンテ
ナから送信する。二つの周波数変調器(FM変調器)
は、変調感度に差を付けるか、あるいは同じ変調感度で
も入力するベースバンド信号の振幅に差を付けること
で、搬送波の最大周波数偏移に差を付けるようにする。
この図では構成がわかりやすいように第二周波数変調器
の入力に減衰器を挿入している。第三図は二つの搬送波
に対応した受信機の構成を示している。各搬送波に対応
した二組の周波数変換器とローカル発振器を備えている
他は、一般的なヘテロダイン受信機と同じ構成である。
高周波増幅器で増幅された二つの搬送波は、第一および
第二の周波数変換器に入力され、それぞれ異なったロー
カル周波数で同じ中間周波数に変換され合成される。以
降は一般的なFM受信機と同様の過程を経て信号が再生
される。第四図A、Bに示したのは、一組の周波数変換
器とローカル発振器で二つの搬送波を受信できるように
した送信機と受信機である。第四図Aの送信機は、第二
周波数変調器の入力にベースバンド信号の極性を反転さ
せる回路が追加されている。これは二つの搬送波の変調
極性を互に逆にするためのもので、極性反転回路によら
なくとも周波数変調器自体の変調極性を逆にしてもよ
い。第四図Bは受信機を示したもので、構成は従来のス
ーパーヘテロダイン受信機そのものである。ここで二つ
の搬送波周波数をf、f、受信機のローカル周波数
をfLO=(f+f)/2とすると、二つの搬送波
は一つの中間周波数fIF=(f−f)/2となっ
て合成される。f、fは互にイメージ周波数の関係
になるため、中間周波数に変換されたときに互いの変調
極性が逆になるが、送信側であらかじめ一方の変調極性
を逆にしているため同極性で合成されることになる。第
四図Bの受信機と第五図の送信機を組み合わせた通信装
置では、ローカル発振器を送信回路と受信回路で共用で
きることが特徴である。以下に第五図の送信機の説明を
する。中間周波数fIFを第一、第二の周波数変調器で
周波数変調する。二つの変調器は振幅の異なったベース
バンド信号で周波数変調するので、それぞれの出力には
最大周波数偏移の異なる中間周波数が得られる。それぞ
れを周波数変換器へ入力し搬送波周波数へ変換する。こ
こでローカル発振器の周波数を第四図Bに示した受信機
のローカル周波数と同じfLOとすると各周波数変換器
の出力にはfLO±fIFが出力されるので、一方はf
LO−fIF、他方はfLO+fIFの周波数が通過す
るようなバンドパスフィルターを通して合成する。f
LO−fIFとfLO+fIFでは変調極性が互に逆に
なるので、第四図Aの送信機と同様に最大周波数偏移が
異なり、変調極性が互に逆になった二つの搬送波f
LO−fIF、f=fLO+fIFが得られること
になる。この例では受信機のローカル周波数と送信機の
ローカル周波数が同じであるから、一つの発振回路で送
信と受信のローカル発振器を兼用することができる。以
上の第四図、第五図の例を周波数スペクトラムで表した
のが第六図である。中間周波数fifの両サイドにある
スペクトルは送信信号fにより変調されてできたサイ
ドバンド(変調によりスペクトラムが異なるため概念的
に示した)である。各周波数の一例としてはf=25
6Hz(512bps)、fif=455kHz、f
LO=310MHzで搬送波はf=309.545M
Hz、f=310.455MHzとなる。微弱電波の
電界強度測定方法(電波法施行規則第6条第2項および
昭和63年郵政省告示第127号、平成6年郵政省告示
第278号)により、30MHz以上1GHz以下の周
波数での電界強度測定は、まず電界強度計により測定
し、さらにスペクトラムアナライザの分解能帯域幅を1
00kHzと1MHzに切り替えて測定した測定値の差
が、3dB以下であれば電界強度計の測定値をもって電
界強度とし、3dBから7dBのときはスペクトラムア
ナライザの分解能帯域幅1MHzの値を電界強度とし、
7dB以上のときはスペクトラムアナライザの分解能帯
域幅1MHzの値に5dBを加えた値を電界強度とする
と規定されている。中間周波数を455kHzとすると
二つの搬送波の周波数差が910kHzであり、上記測
定方法によって測定した場合、スペクトラムアナライザ
の分解能帯域幅の切り替えによる測定値の差が3dB以
下になるため電界強度計の測定値に補正値が加えられる
ことがない。しかも455kHzは多くの通信機で中間
周波数として使用されているため、部品の入手が容易で
ある。
【0006】
【発明の効果】送信側で複数の搬送波間の最大周波数偏
移の差を、受信機のローパスフィルターのカットオフ周
波数以上にすることで、受信機で複数の搬送波を一つの
中間周波数に変換して合成できるので、受信状況に応じ
て搬送波を切り替えたり、受信状況を判定する手段が必
要なくなり、周波数ダイバシティー通信機を低コストで
実現できる。本発明の受信機は一般的なスーパーヘテロ
ダイン受信機と同じ構成であり、送信機と受信機でロー
カル発振器を共用できるため、特殊な部品を使用するこ
となく回路構成が簡単な周波数ダイバシティー通信機が
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1 A】 ビートの影響
【図1 B】 本発明による受信機の中間周波数の状態
【図1 C】 本発明によるビートの影響の除去原理
【図2】 本発明による送信機の基本的な構成
【図3】 本発明による受信機の基本的な構成
【図4 A】 本発明を従来のスーパーヘテロダイン受
信機で実現した送信機及び受信機の構成
【図4 B】 本発明を従来のスーパーヘテロダイン受
信機で実現した送信機及び受信機の構成
【図5】 受信機と送信機でローカル発振器を共用
にできる本発明の送信機の構成
【図6】 本発明による送信機の周波数スペクトラ
ムの概略

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数の異なる複数の搬送波を送信する送
    信機と、各搬送波を同じ中間周波数に周波数変換したの
    ち合成し復調する受信機で構成される周波数ダイバシテ
    ィー通信装置に於いて、送信機は共通のデジタルベース
    バンド信号によって周波数変調(Frequency
    Shift Keying)する複数の周波数変調器を
    具備し、各周波数変調器の最大周波数偏移には一定の差
    を設け、その差は受信機のベースバンドフィルターの帯
    域以上とすることを特徴とする微弱電波通信装置。
  2. 【請求項2】搬送波の周波数間隔の最低限は、搬送波の
    電界強度をスペクトラムアナライザで分解能帯域幅を1
    00kHzと1MHzに切り替えて測定したとき、その
    差が3dB以内になるようにした請求項1の微弱電波通
    信装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103281096A (zh) * 2008-10-07 2013-09-04 启碁科技股份有限公司 滤波装置及其相关无线通信接收机
JP2014209699A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 日本放送協会 ワイヤレスマイク用ofdm送信装置、受信装置及び送受信方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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