JP2004505536A - マルチプロトコル受信器 - Google Patents
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Abstract
無線通信を受信するマルチプロトコル受信器システムである。本システムは、少なくとも一つの広帯域信号を復調する各ステップを制御し、さらなる処理用に少なくとも一つの特定の狭帯域周波数帯のＩ及びＱ信号を供給するプログラム可能な段からなる。この受信器は、ソフトウェアが規定する無線システムに用いることができる。
【選択図】図２
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線受信器に関する。より詳しくは、本発明は、携帯電話通信網上での会話を傍受し監視しかつ／又は記録するマルチプロトコル受信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠隔通信手段が益々複雑化するに伴い、犯罪者達は警察や他の法執行機関の監視から逃れる新たな方法を探している。このことは、社会に対する潜在的な脅威となり得る。より具体的には、この問題は移動体通信手段の地球規模の展開とともに増加している。
【０００３】
移動体通信なる用語には、コードレス電話機、ディジタル携帯電話移動体無線装置、無線データ通信や無線ネットワークが進化しつつある個人向け通信装置を含めることができる。
【０００４】
移動体遠隔通信システムは、通常、移動体電話交換局（ＭＴＳＯ；Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｏｆｆｉｃｅ）を介して公衆の電話回線網に接続される基地局１３と移動局ユーザ群１４からなる。基地局１３は、一定の地理的領域をカバーしている。
【０００５】
移動局ユーザと標準的な公衆の電話回線網ユーザとの間の通信は、こうして基地局１３を用いて行われる。各通信回線は、音声チャンネルとして知られる特定の周波数帯域を用いる。上り回線とは移動局１４により基地局１３へ送信される信号を指し、また下り回線とは基地局１３により移動局１４へ送信される信号を指す。従って、単一の会話に２つの音声チャネルが必要である。特定会話の監視には、二つの音声チャンネルの監視が暗に必要である。携帯電話による会話を監視する従来技術には、音声チャネルを走査する単純なチューナが必要とされる。この技術は、処理対象通信数が多いときや音声チャンネル周波数がしばしば変化するときは非効率である。
【０００６】
第２の技術は、受け渡し（即ち、物理的な変位によりユーザが基地局を変えるとき）に対処すべく、通信システムの二つの音声チャンネル及びトラフィックチャンネルを監視することからなる。かくして、携帯電話通信網を通じてユーザを追尾することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
より正確に広帯域受信器へ焦点を当てるため、従来技術には並列狭帯域受信器を含むフロントエンド無線周波数復調段群からなる或る型式のシステムが含まれる。通常、これらの狭帯域受信器によりもたらされる無線周波（ＲＦ）帯受信可能範囲は、隣接周波数からなるものである。各ＲＦ段は、固有の局部発振周波段と中間周波（ＩＦ）段を有する。この種のシステムは費用がかかるが、それは一度にたった一つのＲＦ段しか作動しないからである。非作動ＲＦ段は、動作期間中は余分なものとなる。別の構成（米国特許第６，００２，９２４号の第１欄第５７行乃至６７行に記載）では、第１のＩＦ及び第１の局部発振器と第２のＩＦ及び第２の局部発振器の選択が、ユーザをして広帯域無線受信器へのアクセスを可能にしている。しかしながら、相互変調とイメージ周波数応答故に、幾つかの周波数は利用することができない。この構成要素は、この用途の目的からして受け入れ難い。
【０００８】
米国特許第６，００２，９２４号では、Ｔａｋａｎｏが連続スペクトルを備えた広帯域無線受信器の作製に成功している。しかしながら、ユーザ傍受の仕事を成し遂げるのに埋めるべきギャップが依然として存在し、それは各音声傍受に二つの受信器が必要であるからである。これは余りに費用がかかり、それ故に受け入れ難いものである。更に、ＲＦ信号の処理は、アナログ処理を用いて達成される。このアナログ受信器構成は、多数の混合器とフィルタを用いる深刻な欠点を有する。更に、アナログ受信器構成は、温度ドリフトや部品のばらつきによる不適合にさらされる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、従来技術の一つ以上の欠点を取り除く有効な構成を提供することにある。
【００１０】
本発明の一つの目的は、移動体遠隔通信用のスキャナを提供することにある。
【００１１】
本発明の一つの目的は、利用可能な周波数帯域の任意の部分から到来する結末として数多くの会話数を同時に処理することのできる移動体通信用のスキャナを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、様々な周波数帯に対処できるスキャナを提供することにある。
【００１３】
本発明のもう一つの目的は、様々な電気通信プロトコルに対処できるスキャナを提供することにある。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、ソフトウェアによる制御が可能な受信器を提供することにある。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、システムのプロトコルのアップグレードを達成する可能性をもったスキャナを提供することにある。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、システムの周波数帯の更新を達成する可能性をもったスキャナを提供することにある。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、他のユーザをシステムへ加入させる可能性をもったスキャナを提供することにある。
【００１８】
本発明の一態様によれば、無線送信を受信するマルチプロトコル受信器であって、それぞれ無線信号を受信し、異なる広帯域ＩＦ信号を出力するよう設けた複数のＲＦ受信ユニットと、少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットで、それぞれが前記ＲＦ受信ユニットの全ての広帯域ＩＦ信号の周波数範囲にわたって同調でき、未加工のＩ及びＱ信号を出力する前記ダウンコンバータユニットと、少なくとも一つのダウンコンバータユニットの一つから未加工のＩ及びＱ信号を受信し、濾波されたＩ及びＱ出力信号を供給する少なくとも一つの同調可能なフィルタと、ＲＦ受信ユニットのうちの選択された一つを同調可能なダウンコンバータユニットの少なくとも一つへ接続するスイッチと、特定の周波数帯域に対する要求を受信し、少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットを含む複数から選択された一つの同調周波数を設定し、少なくとも一つの同調可能なフィルタを含む複数から選択された一つのフィルタパラメータを設定し、前記スイッチを設定し、特定の周波数帯域に対応する濾波されたＩ及びＱ出力信号を得る管理ユニットとを備える受信器が提供される。
【００１９】
本発明の別の態様では、無線通信網の受信方法であって、複数のＲＦ受信ユニットを用意するステップで、各ＲＦ受信器が周波数帯を受信する前記ステップと、少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットを配設するステップと、特定の周波数帯域と前記複数のＲＦ受信ユニットのうちの少なくとも一つ及び少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットとの組み合わせを選択するステップと、使用時にアンテナから選択された特定の周波数帯域の無線信号を受信し、ＩＦ広帯域信号を出力するステップと、ＩＦ広帯域信号をダウンコンバートして未加工のＩ及びＱ信号を供給するステップと、未加工のＩ及びＱ信号を濾波し、Ｉ及びＱ信号を供給するステップを含む方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面を参照して以下の説明を吟味することでより良く理解されよう。本発明は、様々な実施の形態に提供できるが、本説明が一実施の形態に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないと理解した上で、特定の好適な実施の形態を図面に図示し、以下の文に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態を表わす図である。好適な実施の形態におけるシステムはスキャナであり、これは基地局１３或いは移動局１４のいずれかからの送信を監視する装置である。この種の装置は、一般に警察により携帯電話通信の合法的傍受に用いられる。アンテナ１０は、基地局装置１３と移動局ユニット１４から到来する無線信号を収集する。復調装置１１が無線信号を処理する。復調装置１１がＩＦ信号を処理装置１２へ供給する。ＲＦユニット１１は、それが次段に害を及ぼさないようにこの信号に制限を付す。処理装置１２は、基地局装置１３或いは移動局ユニット１４のいずれかから到来する広帯域信号の一部を選択することができる。管理ユニット１５は、処理ユニット１２を制御し、ＲＦユニット１１から信号を得る。好適な実施の形態にあっては、管理ユニット１５は、データ収集用ハードウェア及びソフトウェアを有するコンピュータを備える。
【００２２】
図２は、好適な実施の形態のシステム構成の異なる部分を示す。
【００２３】
ＲＦ段１１とＡＤＣ段２１からなる各ユニット１６は、特定の周波数帯域の基地局信号と移動局信号を収集することができる。好適な実施の形態では、スキャナは、同時に四つの異なる周波数帯を抽出することができるが、これは本装置が四つのユニット１６からなるからである。各ＲＦユニット１１は、管理ユニット１５へ電力情報信号３３を送信する。ＡＤＣ段２１は、ルータ２２に接続されており、好適な実施の形態ではルータはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。ルータ２２は、信号３６を用いて管理ユニット１５により制御される。ルータユニット２２の次段には、一群のＤＤＣユニット２３がバス２８を介して接続してある。最後に濾波段２４が信号２９，３０を用いて各ＤＤＣ装置２３へ接続してある。この濾波段２４は、信号３５を用いて管理ユニット１５により制御される。濾波段２４は、復調ユニットへ信号３１，３２を供給する。復調ユニットは、図２には図示していないが、常用される各帯域信号無線伝送プロトコル、例えば、ＴＤＭＡやＡＭＰＳやＧＳＭに従い常用される帯域信号から情報を抽出する標準的な復調回路からなる。
【００２４】
アンテナ１０は、無線信号を受信する。一般に、信号電力は、−１１０ｄＢｍと−１４ｄＢｍの間にある。
【００２５】
携帯電話システムの場合、周波数帯域は、８２４ＭＨｚと８９４ＭＨｚの間に位置する。上り回線帯域は、８２４ＭＨｚと８４９ＭＨｚの間に位置し、その一方で８６９ＭＨｚと８９４ＭＨｚの間に位置する周波数帯域が下り回線用に向けられる。
【００２６】
個人向け通信サービス（ＰＣＳ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ）の場合、周波数帯域は、１８５０ＭＨｚと１９９０ＭＨｚの間に位置する。上り回線周波数帯域は、１８５０ＭＨｚと１９１０ＭＨｚの間に位置しており、その一方で下り回線周波数帯域は、１９３０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの範囲にある。下り回線周波数帯域は、二つの周波数帯域に分けられる。即ち、１９３０ＭＨｚから１９６０ＭＨｚの間に位置する下り回線低周波数帯域と、１９６０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの間に位置する下り高周波数帯域である。上り回線周波数帯域は、ニつの周波数帯域に分けられる。即ち、１８５０ＭＨｚから１８８０ＭＨｚの間に位置する上り回線低周波数帯域と、１８８０ＭＨｚから１９１０ＭＨｚの間に位置する上り回線高周波数帯域である。
【００２７】
図３に記載したＲＦユニット１１は、アンテナ１０が収集した入来信号２０を濾波し増幅する。より正確には、デュプレクサが信号２０を下り回線伝送と上り回線伝送に対応する二つの異なる信号８０，８１へ分割する。かくして、これらの分離された信号８０，８１は、二つの異なる部分へ送信することができる。即ち、移動体ＲＦ段（素子６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９からなる）と基地局ＲＦ段（素子５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９からなる）である。これらの二つの異なる段が、移動局ユニット１４から入来する無線信号或いは基地局ユニット１３から入来する無線信号のどちらも走査を可能にする。
【００２８】
いずれの場合も、アンテナ１０が収集した信号は、フィルタにより濾波される。
【００２９】
基地局信号の場合、フィルタは、携帯電話システムの場合における８６９ＭＨｚから８９４ＭＨｚの間に位置する周波数信号だけを選択するフィルタ５１である。
【００３０】
ＰＣＳシステムの場合、フィルタ５１は、１９３０ＭＨｚから１９６０ＭＨｚの間に位置する周波数信号（基地局信号の低帯域部）又は１９６０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの間に位置する信号（基地局信号の高帯域部）のどちらかだけを選択する。
【００３１】
移動局信号の場合は、フィルタ６１は、携帯電話システムの場合の８２４ＭＨｚから８４９ＭＨｚの間に位置する周波数信号だけを選択する。
【００３２】
ＰＣＳシステムの場合、フィルタ６１は、１８５０ＭＨｚから１８８０ＭＨｚの間に位置する周波数信号（移動体信号の低帯域部）又は１８８０ＭＨｚから１９１０ＭＨｚの間に位置する周波数信号（移動体信号の高帯域部）のどちらかだけを選択する。
【００３３】
基地局信号の場合、ＲＦ増幅器５２は、周波数フィルタ５１から到来する信号８２を増幅する。移動体信号の場合、ＲＦ増幅器６２は、周波数フィルタ６１から到来する信号９２を増幅する。
【００３４】
好適な実施の形態において、携帯電話システムの場合、局部発振器５３は、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器からなる。高調波フィルタは、望まない高調波を排除する帯域フィルタである。
【００３５】
携帯電話システムの場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は１１７ＭＨｚである。かくして、発振器５３は９３６ＭＨｚの周波数を有する信号８４を生成する。携帯電話システムの場合、９３６ＭＨｚで較正した局部発振器５３が混合器５４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数８８１．５ＭＨｚから後続のフィルタ５５の中心周波数と互換性あるように選択された中心周波数５４．５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、２５ＭＨｚのままである。
【００３６】
ＰＣＳ低域基地局信号の場合は、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は１１８．１２５ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器５３は、周波数１８９０ＭＨｚの信号を生成する。ＰＣＳ低域基地局信号の場合、１８９０ＭＨｚで較正した局部発振器５３が混合器５４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数１９４５ＭＨｚから後続のフィルタ５５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、３０ＭＨｚのままである。
【００３７】
ＰＣＳ高域基地局信号の場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は１２０ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器５３は、周波数１９２０ＭＨｚの信号８４を生成する。ＰＣＳ高域基地局信号の場合、１９２０ＭＨｚで較正した局部発振器５２が混合器５４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数１９７５ＭＨｚから後続のフィルタ５５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は３０ＭＨｚのままである。
【００３８】
局部発振器６３は、移動体信号の場合は混合器６４へ接続される。好適な実施の形態において、携帯電話システムの場合、局部発振器６３は、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器からなる。高調波フィルタは、望まない高調波を拒む帯域フィルタである。
【００３９】
携帯電話システムの場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は、９７．７５ＭＨｚである。かくして、発振器６３は、周波数７８２ＭＨｚの信号９４を生成する。移動体携帯電話周波数帯の場合、７８２ＭＨｚで較正した局部発振器６３が混合器６４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数８３６．５ＭＨｚから後続のフィルタ６５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５４．５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、２５ＭＨｚのままである。
【００４０】
ＰＣＳ低帯域移動局信号の場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は、１２０ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器６３は、周波数１９２０ＭＨｚの信号９４を生成する。
【００４１】
ＰＣＳ低域移動局信号の場合、１９２０ＭＨｚで較正した局部発振器６３が混合器６４に接続される。この種のシステムは、中心周波数１８６５ＭＨｚから後続のフィルタ６５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、３０ＭＨｚのままである。
【００４２】
ＰＣＳ高帯域移動局信号の場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は、１２１．８７５ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器６３は周波数１９５０ＭＨｚの信号９４を生成する。ＰＣＳ高帯域移動局信号の場合、１９５０ＭＨｚで較正した局部発振器６３が混合器６４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数１８９５ＭＨｚから後続のフィルタ６５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、３０ＭＨｚのままである。
【００４３】
いずれの場合にも、好適な実施の形態では、混合器によりもたらされる信号乗算は、高いＳ／Ｎ比をもって成し遂げられる。
【００４４】
基地局携帯信号の場合、中心周波数５４．５ＭＨｚのフィルタ５５が所望帯域幅、即ち、入来信号８５の２５ＭＨｚだけを選択する。
【００４５】
ＰＣＳ基地局信号の場合、中心周波数５５ＭＨｚのフィルタ５５が所望帯域幅、即ち、入来信号８５の３０ＭＨｚだけを選択する。
【００４６】
移動体携帯信号の場合、中心周波数５４．５ＭＨｚのフィルタ６５が所望帯域幅、即ち、入来信号９５の２５ＭＨｚだけを選択する。
【００４７】
ＰＣＳ移動体信号の場合、中心周波数５５ＭＨｚのフィルタ６５が所望帯域幅、即ち、入来信号９５の３０ＭＨｚだけを選択する。
【００４８】
基地局信号の場合、ＩＦ増幅器５８がフィルタ５５後段で被選択信号８６をブースとする。移動体信号の場合、ＩＦ増幅器６８がフィルタ６５後段で被選択信号９６をブースとする。
【００４９】
両方の場合とも、信号の増幅は、利得制御器６０により１４ｄＢから５６ｄＢの間で選択することができる。この増幅は、高いＳ／Ｎ比により実行される。
【００５０】
ＲＦ段１１の目標は、ＲＦ段１１の終端で０ｄＢｍの出力電力を得ることにある。
【００５１】
基地局信号の場合、増幅器５８は、信号８７を介して制限回路５６に接続してある。ダイオードからなる制限回路５６が、後段に有害な電圧ピークからＲＦ段１１の終端を保護する。
【００５２】
フィルタ５７は、信号８８を用いて制限回路５６に接続してある。フィルタ５７は、抵抗とコンデンサからなる。フィルタ５７は、検出回路５９へ接続してあり、これが出力信号８９を０Ｖ乃至２．５Ｖの間にあって信号８９の出力電力に比例する直流値へ変換する。ＩＦ増幅器５８を制御し、０ｄＢｍに近づけた出力電力信号を供給するために、直流値は、そこで帰還信号として用いられる。帰還信号９１を収集する利得制御器６０は、好ましい実施の形態では、ＰＩＣ １６Ｃ７４プロセッサからなる。好適な実施の形態では、利得制御器６０が４６ｍｓごとに増幅器５８，６８の利得を調整する。利得制御器６０は、また、好適な実施の形態では、電圧信号とｄＢｍ換算電力の間の関係を保存するＥＥＰＲＯＭからなる。信号９１，１０１を用いて利得制御器６０により計算される出力電力は、管理ユニット１５へ伝送される。好適な実施の形態ではＲＳ２３２インタフェースを用いて伝送は遂行される。
【００５３】
移動体信号の場合、増幅器６８は、信号９７を介して制限回路６６へ接続してある。ダイオードからなる制限回路６６が、後続段に有害となる電圧ピークからＲＦ段１１の終端を保護する。
【００５４】
フィルタ６７が、信号９８を用いて制限回路６６へ接続してある。フィルタ６７は、抵抗とコンデンサからなる。フィルタ６７は、検出回路６９へ接続してあり、これが出力信号９９を０乃至２．５Ｖ間にあって出力電力に比例する直流値へ変換する。利得制御器６０を用いてＩＦ増幅器６８を制御し、０ｄＢｍに近づけた出力電力信号を供給するため、この直流値はそこで帰還基準として用いられる。
【００５５】
図２を参照するに、ＡＤＣ段２１がＲＦ段１１に続く。ＡＤＣ段２１は、信号８９，９９を変換する。この変換は、７５ＭＨｚのレートで実行され、かくして２５ＭＨｚ信号についてのナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）のサンプリング定理をより満たすものとなる。量子化は、１０ビットである。アナログからディジタルへの変換に用いる装置が好適な実施の形態において高い信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を有するよう注意することは、重要である。変換後、情報はディジタル情報流となる。ルータ２２は、好適な実施の形態ではＦＰＧＡであり、そこでこの情報流をＤＤＣ２３を介して振り分ける。ルータは、多数部品間で経路選択を行なうスイッチとして働く。ＦＰＧＡの選択は、それが非常に簡単にソフトウェアで構成できるという事実と、それが非常に大量のデータ（大きな帯域幅を有する）を処理できるという事実により、正当性を示す。ルータ２２は、管理ユニット１５により制御される。ルータ２２は、ＤＤＣ２３に接続されるデータバス２８を生成する。各ＤＤＣ２３は、そこで特定の装置１６から到来するデータを収集することができる。ＤＤＣ２３は、数値信号に適用される同調可能なダウンコンバータユニットである。
【００５６】
各ＤＤＣ２３は、局部発振器並びに同相及び直交位相ダウンコンバータユニットを用い、信号２８をダウンコンバートする。管理ユニット１５は、ＤＤＣ２３を制御し、ルックアップテーブルを用いて各ＤＤＣ２３に特定の会話を選択させるようにする。
【００５７】
図４は、ＤＤＣ２３により成し遂げられる動作をより正確に説明するものである。
【００５８】
好適な実施の形態では、ＤＤＣ２３は、Ｉｎｔｅｒｓｉｌ社製ＨＳＰ５００１６である。ＤＤＣ２３の目標は、広帯域入力信号から対象とする狭周波数帯域を抽出し、その帯域をベースバンドへ変換し、それを直交位相或いは実際の形式のいずれかで出力することにある。本発明では、各ＤＤＣの目標は、基地局１３か、或いは、移動局ユニット１４のいずれからもルータ２２を介して到来する音声チャンネルを選択し、それを傍受することにある。
【００５９】
狭帯域抽出は、対象帯域のダウンコンバートとセンタリングとにより行われる。ＤＤＣ２３は、幅１６ビットでデータレート７５ＭＳＰＳの入力データストリームを有する。ＡＤＣ２１が１０ビットのみの量子化をもって変換を実行するため、高精度を維持するために６個の下位側ビット（ＬＳＢ；Ｌｅｓｓ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）は丸められる。この変換は、入力データ２８に複合シヌソイド（ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｉｎｕｓｏｉｄ）発生器１１０により生成した直交位相シヌソイドを乗算することでなされる。直交位相シヌソイドの同相成分（Ｉで表わす）２９を得るため、信号２８には混合器１１１において余弦信号１３０が乗算される。直交成分（Ｑで表わす）３０を得るため、信号２８は、混合器１２０において正弦信号１３５を乗算される。ＤＤＣ２３の複合シヌソイド発生器１１０の周波数は、特定の音声信号を選択すべく管理ユニット１５によって選択することができる。本発明の好適な実施の形態では、ＤＤＣのパラメータはルックアップテーブルを用いて入力される。
【００６０】
直交位相低帯域フィルタ１１４は、混合器１１１の出力端に適用される。上記と同じ型の別の直交位相低帯域フィルタ１２３が、混合器１２０の出力端に接続してある。好適な実施の形態では、フィルタ列１１４は、カスケード接続した高域間引きフィルタ（ＨＤＦ；Ｈｉｇｈ Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）１１２と低域通過ＦＩＲフィルタ１１３からなる。フィルタ列１２３は、好適な実施の形態にあっては、カスケード接続したＨＤＦ１２１と低域通過ＦＩＲフィルタ１２２からなる。二つの段のフィルタの複合応答が、−３ｄＢ乃至−１０２ｄＢの形状因子をもたらす。各フィルタ列（１１４，１２３）は、選択した音声チャンネルに従って管理ユニット１５により制御される。ＡＭＰＳの場合、デシメーションファクターは４×７８である。ＤＡＭＰＳの場合、デシメーションファクター４×７７である。
【００６１】
各ＤＤＣ２３は、抽出する特定の音声チャンネルの直交位相信号（Ｑ）３０と同相成分（Ｉ）信号２９をもたらす。信号（Ｉ）２９と信号（Ｑ）３０の出力周波数は、ＡＭＰＳの場合２４０．３８４ｋＨｚである。ＤＡＭＰＳの場合、信号（Ｉ）２９と信号（Ｑ）３０の出力周波数は、２４３．５０６ｋＨｚである。
【００６２】
信号２９，３０は、ＦＩＲ２４で濾波される。好適な実施の形態では、ＦＩＲ２４はプログラム可能なＨＳＰ４３１２４ＳＣ−３３である。ＦＩＲフィルタ２４は、正しいプロトコル用に係数を供給する管理ユニット１５により制御される。
【００６３】
ＡＭＰＳの場合、好適な実施の形態では、Ｐａｒｋｓ−ＭｃＣｌｅｌｌａｎのアルゴリズムを用いて２３３次ＦＩＲ２４の係数を計算する。Ｐａｒｋｓ−ＭｃＣｌｅｌｌａｎのアルゴリズムは、ＤＡＭＰＳの場合の２３３次ＦＩＲ２４の係数の計算にも用いられる。ＧＳＭとＣＤＭＡの場合、同様の手法がＦＩＲ２４の係数計算に用いられる。好適な実施の形態では、フィルタＦＩＲ２４の低域周波数は１２．４ｋＨｚであり、ＡＭＰＳとＤＡＭＰＳの場合の減衰は、１７．６ｋＨｚで８０ｄＢである。
【００６４】
信号３１，３２は、送信に用いるプロトコルに従う復調に利用可能である。
【００６５】
本発明の一実施の形態では、ルックアップテーブルにＤＤＣとＲＦユニットのパラメータを保存することができる。ルックアップテーブルは、パラメータへの迅速なアクセスを可能にする。この実施の形態では、監視するチャンネルを素早く選択し、それによって信号３１，３２を簡単に入手することができる。
【００６６】
本発明の別の実施の形態では、制御チャンネルの監視を用いてユーザを追尾することが可能である。一実施の形態では、制御チャンネル上の移動局ユニットの識別を用いてユーザを追尾することができる。
【００６７】
本発明の別の実施の形態では、追尾したユーザの位置をディスプレイ上に出力することができる。本実施の形態では、好ましくは、ルックアップテーブルが用いられ、このルックアップテーブルにはチャンネルとユーザの物理位置との間の関係が含まれる。処理ユニットがルックアップテーブルにアクセスし、ユーザの物理位置を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局と移動局ユニットの広帯域スキャナの概要を示す図である。
【図２】四つのＲＦユニットからなるＲＦ段と処理装置を示す図であり、ここに図示したシステムは、四つの異なる周波数帯域から到来する四つの異なる全二重会話を処理することができる。
【図３】全二重無線会話を処理することのできるＲＦユニットを示す図である。
【図４】全二重無線会話を処理することのできるＤＤＣ装置と濾波段を示す図である。
【符号の説明】
１０ アンテナ
１１ ＲＦユニット
１２ 処理装置
１３ 基地局
１４ 移動局
１５ 管理ユニット
２２ ＣＰＵ
２３ ＤＤＣ
２４ フィルタ
５０ デュプレクサ
５１，５５，５７，６１，６５，６７ フィルタ
５２，５８，６２，６８ （ＲＦ）増幅器
５３，５４，６３ 局部発振器
６４ 混合器
５６，６６ 制限回路
５９，６９ 検出回路
６０ 利得制御器
１１０ 複合正弦曲線発生器
１１１，１２０ 混合器
１１２，１２１ ＨＤＦ
１１３，１２３ 低域通過フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線受信器に関する。より詳しくは、本発明は、携帯電話通信網上での会話を傍受し監視しかつ／又は記録するマルチプロトコル受信器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠隔通信手段が益々複雑化するに伴い、犯罪者達は警察や他の法執行機関の監視から逃れる新たな方法を探している。このことは、社会に対する潜在的な脅威となり得る。より具体的には、この問題は移動体通信手段の地球規模の展開とともに増加している。
【０００３】
移動体通信なる用語には、コードレス電話機、ディジタル携帯電話移動体無線装置、無線データ通信や無線ネットワークが進化しつつある個人向け通信装置を含めることができる。
【０００４】
移動体遠隔通信システムは、通常、移動体電話交換局（ＭＴＳＯ；Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｏｆｆｉｃｅ）を介して公衆の電話回線網に接続される基地局１３と移動局ユーザ群１４からなる。基地局１３は、一定の地理的領域をカバーしている。
【０００５】
移動局ユーザと標準的な公衆の電話回線網ユーザとの間の通信は、こうして基地局１３を用いて行われる。各通信回線は、音声チャンネルとして知られる特定の周波数帯域を用いる。上り回線とは移動局１４により基地局１３へ送信される信号を指し、また下り回線とは基地局１３により移動局１４へ送信される信号を指す。従って、単一の会話に２つの音声チャネルが必要である。特定会話の監視には、二つの音声チャンネルの監視が暗に必要である。携帯電話による会話を監視する従来技術には、音声チャネルを走査する単純なチューナが必要とされる。この技術は、処理対象通信数が多いときや音声チャンネル周波数がしばしば変化するときは非効率である。
【０００６】
第２の技術は、受け渡し（即ち、物理的な変位によりユーザが基地局を変えるとき）に対処すべく、通信システムの二つの音声チャンネル及びトラフィックチャンネルを監視することからなる。かくして、携帯電話通信網を通じてユーザを追尾することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
より正確に広帯域受信器へ焦点を当てるため、従来技術には並列狭帯域受信器を含むフロントエンド無線周波数復調段群からなる或る型式のシステムが含まれる。通常、これらの狭帯域受信器によりもたらされる無線周波（ＲＦ）帯受信可能範囲は、隣接周波数からなるものである。各ＲＦ段は、固有の局部発振周波段と中間周波（ＩＦ）段を有する。この種のシステムは費用がかかるが、それは一度にたった一つのＲＦ段しか作動しないからである。非作動ＲＦ段は、動作期間中は余分なものとなる。別の構成（米国特許第６，００２，９２４号の第１欄第５７行乃至６７行に記載）では、第１のＩＦ及び第１の局部発振器と第２のＩＦ及び第２の局部発振器の選択が、ユーザをして広帯域無線受信器へのアクセスを可能にしている。しかしながら、相互変調とイメージ周波数応答故に、幾つかの周波数は利用することができない。この構成要素は、この用途の目的からして受け入れ難い。
【０００８】
米国特許第６，００２，９２４号では、Ｔａｋａｎｏが連続スペクトルを備えた広帯域無線受信器の作製に成功している。しかしながら、ユーザ傍受の仕事を成し遂げるのに埋めるべきギャップが依然として存在し、それは各音声傍受に二つの受信器が必要であるからである。これは余りに費用がかかり、それ故に受け入れ難いものである。更に、ＲＦ信号の処理は、アナログ処理を用いて達成される。このアナログ受信器構成は、多数の混合器とフィルタを用いる深刻な欠点を有する。更に、アナログ受信器構成は、温度ドリフトや部品のばらつきによる不適合にさらされる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、従来技術の一つ以上の欠点を取り除く有効な構成を提供することにある。
【００１０】
本発明の一つの目的は、移動体遠隔通信用のスキャナを提供することにある。
【００１１】
本発明の一つの目的は、利用可能な周波数帯域の任意の部分から到来する結末として数多くの会話数を同時に処理することのできる移動体通信用のスキャナを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、様々な周波数帯に対処できるスキャナを提供することにある。
【００１３】
本発明のもう一つの目的は、様々な電気通信プロトコルに対処できるスキャナを提供することにある。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、ソフトウェアによる制御が可能な受信器を提供することにある。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、システムのプロトコルのアップグレードを達成する可能性をもったスキャナを提供することにある。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、システムの周波数帯の更新を達成する可能性をもったスキャナを提供することにある。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、他のユーザをシステムへ加入させる可能性をもったスキャナを提供することにある。
【００１８】
本発明の一態様によれば、無線送信を受信するマルチプロトコル受信器であって、それぞれ無線信号を受信し、異なる広帯域ＩＦ信号を出力するよう設けた複数のＲＦ受信ユニットと、少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットで、それぞれが前記ＲＦ受信ユニットの全ての広帯域ＩＦ信号の周波数範囲にわたって同調でき、未加工のＩ及びＱ信号を出力する前記ダウンコンバータユニットと、少なくとも一つのダウンコンバータユニットの一つから未加工のＩ及びＱ信号を受信し、濾波されたＩ及びＱ出力信号を供給する少なくとも一つの同調可能なフィルタと、ＲＦ受信ユニットのうちの選択された一つを同調可能なダウンコンバータユニットの少なくとも一つへ接続するスイッチと、特定の周波数帯域に対する要求を受信し、少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットを含む複数から選択された一つの同調周波数を設定し、少なくとも一つの同調可能なフィルタを含む複数から選択された一つのフィルタパラメータを設定し、前記スイッチを設定し、特定の周波数帯域に対応する濾波されたＩ及びＱ出力信号を得る管理ユニットとを備える受信器が提供される。
【００１９】
本発明の別の態様では、無線通信網の受信方法であって、複数のＲＦ受信ユニットを用意するステップで、各ＲＦ受信器が周波数帯を受信する前記ステップと、少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットを配設するステップと、特定の周波数帯域と前記複数のＲＦ受信ユニットのうちの少なくとも一つ及び少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットとの組み合わせを選択するステップと、使用時にアンテナから選択された特定の周波数帯域の無線信号を受信し、ＩＦ広帯域信号を出力するステップと、ＩＦ広帯域信号をダウンコンバートして未加工のＩ及びＱ信号を供給するステップと、未加工のＩ及びＱ信号を濾波し、Ｉ及びＱ信号を供給するステップを含む方法が提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付図面を参照して以下の説明を吟味することでより良く理解されよう。本発明は、様々な実施の形態に提供できるが、本説明が一実施の形態に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないと理解した上で、特定の好適な実施の形態を図面に図示し、以下の文に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態を表わす図である。好適な実施の形態におけるシステムはスキャナであり、これは基地局１３或いは移動局１４のいずれかからの送信を監視する装置である。この種の装置は、一般に警察により携帯電話通信の合法的傍受に用いられる。アンテナ１０は、基地局装置１３と移動局ユニット１４から到来する無線信号を収集する。復調装置１１が無線信号を処理する。復調装置１１がＩＦ信号を処理装置１２へ供給する。ＲＦユニット１１は、それが次段に害を及ぼさないようにこの信号に制限を付す。処理装置１２は、基地局装置１３或いは移動局ユニット１４のいずれかから到来する広帯域信号の一部を選択することができる。管理ユニット１５は、処理ユニット１２を制御し、ＲＦユニット１１から信号を得る。好適な実施の形態にあっては、管理ユニット１５は、データ収集用ハードウェア及びソフトウェアを有するコンピュータを備える。
【００２２】
図２は、好適な実施の形態のシステム構成の異なる部分を示す。
【００２３】
ＲＦ段１１とＡＤＣ段２１からなる各ユニット１６は、特定の周波数帯域の基地局信号と移動局信号を収集することができる。好適な実施の形態では、スキャナは、同時に四つの異なる周波数帯を抽出することができるが、これは本装置が四つのユニット１６からなるからである。各ＲＦユニット１１は、管理ユニット１５へ電力情報信号３３を送信する。ＡＤＣ段２１は、ルータ２２に接続されており、好適な実施の形態ではルータはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。ルータ２２は、信号３６を用いて管理ユニット１５により制御される。ルータユニット２２の次段には、一群のＤＤＣユニット２３がバス２８を介して接続してある。最後に濾波段２４が信号２９，３０を用いて各ＤＤＣ装置２３へ接続してある。この濾波段２４は、信号３５を用いて管理ユニット１５により制御される。濾波段２４は、復調ユニットへ信号３１，３２を供給する。復調ユニットは、図２には図示していないが、常用される各帯域信号無線伝送プロトコル、例えば、ＴＤＭＡやＡＭＰＳやＧＳＭに従い常用される帯域信号から情報を抽出する標準的な復調回路からなる。
【００２４】
アンテナ１０は、無線信号を受信する。一般に、信号電力は、−１１０ｄＢｍと−１４ｄＢｍの間にある。
【００２５】
携帯電話システムの場合、周波数帯域は、８２４ＭＨｚと８９４ＭＨｚの間に位置する。上り回線帯域は、８２４ＭＨｚと８４９ＭＨｚの間に位置し、その一方で８６９ＭＨｚと８９４ＭＨｚの間に位置する周波数帯域が下り回線用に向けられる。
【００２６】
個人向け通信サービス（ＰＣＳ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ）の場合、周波数帯域は、１８５０ＭＨｚと１９９０ＭＨｚの間に位置する。上り回線周波数帯域は、１８５０ＭＨｚと１９１０ＭＨｚの間に位置しており、その一方で下り回線周波数帯域は、１９３０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの範囲にある。下り回線周波数帯域は、二つの周波数帯域に分けられる。即ち、１９３０ＭＨｚから１９６０ＭＨｚの間に位置する下り回線低周波数帯域と、１９６０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの間に位置する下り高周波数帯域である。上り回線周波数帯域は、ニつの周波数帯域に分けられる。即ち、１８５０ＭＨｚから１８８０ＭＨｚの間に位置する上り回線低周波数帯域と、１８８０ＭＨｚから１９１０ＭＨｚの間に位置する上り回線高周波数帯域である。
【００２７】
図３に記載したＲＦユニット１１は、アンテナ１０が収集した入来信号２０を濾波し増幅する。より正確には、デュプレクサが信号２０を下り回線伝送と上り回線伝送に対応する二つの異なる信号８０，８１へ分割する。かくして、これらの分離された信号８０，８１は、二つの異なる部分へ送信することができる。即ち、移動体ＲＦ段（素子６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９からなる）と基地局ＲＦ段（素子５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９からなる）である。これらの二つの異なる段が、移動局ユニット１４から入来する無線信号或いは基地局ユニット１３から入来する無線信号のどちらも走査を可能にする。
【００２８】
いずれの場合も、アンテナ１０が収集した信号は、フィルタにより濾波される。
【００２９】
基地局信号の場合、フィルタは、携帯電話システムの場合における８６９ＭＨｚから８９４ＭＨｚの間に位置する周波数信号だけを選択するフィルタ５１である。
【００３０】
ＰＣＳシステムの場合、フィルタ５１は、１９３０ＭＨｚから１９６０ＭＨｚの間に位置する周波数信号（基地局信号の低帯域部）又は１９６０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの間に位置する信号（基地局信号の高帯域部）のどちらかだけを選択する。
【００３１】
移動局信号の場合は、フィルタ６１は、携帯電話システムの場合の８２４ＭＨｚから８４９ＭＨｚの間に位置する周波数信号だけを選択する。
【００３２】
ＰＣＳシステムの場合、フィルタ６１は、１８５０ＭＨｚから１８８０ＭＨｚの間に位置する周波数信号（移動体信号の低帯域部）又は１８８０ＭＨｚから１９１０ＭＨｚの間に位置する周波数信号（移動体信号の高帯域部）のどちらかだけを選択する。
【００３３】
基地局信号の場合、ＲＦ増幅器５２は、周波数フィルタ５１から到来する信号８２を増幅する。移動体信号の場合、ＲＦ増幅器６２は、周波数フィルタ６１から到来する信号９２を増幅する。
【００３４】
好適な実施の形態において、携帯電話システムの場合、局部発振器５３は、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器からなる。高調波フィルタは、望まない高調波を排除する帯域フィルタである。
【００３５】
携帯電話システムの場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は１１７ＭＨｚである。かくして、発振器５３は９３６ＭＨｚの周波数を有する信号８４を生成する。携帯電話システムの場合、９３６ＭＨｚで較正した局部発振器５３が混合器５４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数８８１．５ＭＨｚから後続のフィルタ５５の中心周波数と互換性あるように選択された中心周波数５４．５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、２５ＭＨｚのままである。
【００３６】
ＰＣＳ低域基地局信号の場合は、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は１１８．１２５ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器５３は、周波数１８９０ＭＨｚの信号を生成する。ＰＣＳ低域基地局信号の場合、１８９０ＭＨｚで較正した局部発振器５３が混合器５４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数１９４５ＭＨｚから後続のフィルタ５５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、３０ＭＨｚのままである。
【００３７】
ＰＣＳ高域基地局信号の場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は１２０ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器５３は、周波数１９２０ＭＨｚの信号８４を生成する。ＰＣＳ高域基地局信号の場合、１９２０ＭＨｚで較正した局部発振器５２が混合器５４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数１９７５ＭＨｚから後続のフィルタ５５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は３０ＭＨｚのままである。
【００３８】
局部発振器６３は、移動体信号の場合は混合器６４へ接続される。好適な実施の形態において、携帯電話システムの場合、局部発振器６３は、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器からなる。高調波フィルタは、望まない高調波を拒む帯域フィルタである。
【００３９】
携帯電話システムの場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は、９７．７５ＭＨｚである。かくして、発振器６３は、周波数７８２ＭＨｚの信号９４を生成する。移動体携帯電話周波数帯の場合、７８２ＭＨｚで較正した局部発振器６３が混合器６４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数８３６．５ＭＨｚから後続のフィルタ６５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５４．５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、２５ＭＨｚのままである。
【００４０】
ＰＣＳ低帯域移動局信号の場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は、１２０ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器６３は、周波数１９２０ＭＨｚの信号９４を生成する。
【００４１】
ＰＣＳ低域移動局信号の場合、１９２０ＭＨｚで較正した局部発振器６３が混合器６４に接続される。この種のシステムは、中心周波数１８６５ＭＨｚから後続のフィルタ６５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、３０ＭＨｚのままである。
【００４２】
ＰＣＳ高帯域移動局信号の場合、超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器の周波数は、１２１．８７５ＭＨｚである。超低雑音ＴＣＸＯ局部発振器には、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、信号増幅器と、係数２の周波数逓倍器と、増幅器と、高調波フィルタと、増幅器が後に続く。かくして、発振器６３は周波数１９５０ＭＨｚの信号９４を生成する。ＰＣＳ高帯域移動局信号の場合、１９５０ＭＨｚで較正した局部発振器６３が混合器６４に接続してある。この種のシステムは、中心周波数１８９５ＭＨｚから後続のフィルタ６５の中心周波数と互換性あるよう選択された中心周波数５５ＭＨｚへ信号を変換する。帯域幅は、３０ＭＨｚのままである。
【００４３】
いずれの場合にも、好適な実施の形態では、混合器によりもたらされる信号乗算は、高いＳ／Ｎ比をもって成し遂げられる。
【００４４】
基地局携帯信号の場合、中心周波数５４．５ＭＨｚのフィルタ５５が所望帯域幅、即ち、入来信号８５の２５ＭＨｚだけを選択する。
【００４５】
ＰＣＳ基地局信号の場合、中心周波数５５ＭＨｚのフィルタ５５が所望帯域幅、即ち、入来信号８５の３０ＭＨｚだけを選択する。
【００４６】
移動体携帯信号の場合、中心周波数５４．５ＭＨｚのフィルタ６５が所望帯域幅、即ち、入来信号９５の２５ＭＨｚだけを選択する。
【００４７】
ＰＣＳ移動体信号の場合、中心周波数５５ＭＨｚのフィルタ６５が所望帯域幅、即ち、入来信号９５の３０ＭＨｚだけを選択する。
【００４８】
基地局信号の場合、ＩＦ増幅器５８がフィルタ５５後段で被選択信号８６をブースとする。移動体信号の場合、ＩＦ増幅器６８がフィルタ６５後段で被選択信号９６をブースとする。
【００４９】
両方の場合とも、信号の増幅は、利得制御器６０により１４ｄＢから５６ｄＢの間で選択することができる。この増幅は、高いＳ／Ｎ比により実行される。
【００５０】
ＲＦ段１１の目標は、ＲＦ段１１の終端で０ｄＢｍの出力電力を得ることにある。
【００５１】
基地局信号の場合、増幅器５８は、信号８７を介して制限回路５６に接続してある。ダイオードからなる制限回路５６が、後段に有害な電圧ピークからＲＦ段１１の終端を保護する。
【００５２】
フィルタ５７は、信号８８を用いて制限回路５６に接続してある。フィルタ５７は、抵抗とコンデンサからなる。フィルタ５７は、検出回路５９へ接続してあり、これが出力信号８９を０Ｖ乃至２．５Ｖの間にあって信号８９の出力電力に比例する直流値へ変換する。ＩＦ増幅器５８を制御し、０ｄＢｍに近づけた出力電力信号を供給するために、直流値は、そこで帰還信号として用いられる。帰還信号９１を収集する利得制御器６０は、好ましい実施の形態では、ＰＩＣ １６Ｃ７４プロセッサからなる。好適な実施の形態では、利得制御器６０が４６ｍｓごとに増幅器５８，６８の利得を調整する。利得制御器６０は、また、好適な実施の形態では、電圧信号とｄＢｍ換算電力の間の関係を保存するＥＥＰＲＯＭからなる。信号９１，１０１を用いて利得制御器６０により計算される出力電力は、管理ユニット１５へ伝送される。好適な実施の形態ではＲＳ２３２インタフェースを用いて伝送は遂行される。
【００５３】
移動体信号の場合、増幅器６８は、信号９７を介して制限回路６６へ接続してある。ダイオードからなる制限回路６６が、後続段に有害となる電圧ピークからＲＦ段１１の終端を保護する。
【００５４】
フィルタ６７が、信号９８を用いて制限回路６６へ接続してある。フィルタ６７は、抵抗とコンデンサからなる。フィルタ６７は、検出回路６９へ接続してあり、これが出力信号９９を０乃至２．５Ｖ間にあって出力電力に比例する直流値へ変換する。利得制御器６０を用いてＩＦ増幅器６８を制御し、０ｄＢｍに近づけた出力電力信号を供給するため、この直流値はそこで帰還基準として用いられる。
【００５５】
図２を参照するに、ＡＤＣ段２１がＲＦ段１１に続く。ＡＤＣ段２１は、信号８９，９９を変換する。この変換は、７５ＭＨｚのレートで実行され、かくして２５ＭＨｚ信号についてのナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）のサンプリング定理をより満たすものとなる。量子化は、１０ビットである。アナログからディジタルへの変換に用いる装置が好適な実施の形態において高い信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を有するよう注意することは、重要である。変換後、情報はディジタル情報流となる。ルータ２２は、好適な実施の形態ではＦＰＧＡであり、そこでこの情報流をＤＤＣ２３を介して振り分ける。ルータは、多数部品間で経路選択を行なうスイッチとして働く。ＦＰＧＡの選択は、それが非常に簡単にソフトウェアで構成できるという事実と、それが非常に大量のデータ（大きな帯域幅を有する）を処理できるという事実により、正当性を示す。ルータ２２は、管理ユニット１５により制御される。ルータ２２は、ＤＤＣ２３に接続されるデータバス２８を生成する。各ＤＤＣ２３は、そこで特定の装置１６から到来するデータを収集することができる。ＤＤＣ２３は、数値信号に適用される同調可能なダウンコンバータユニットである。
【００５６】
各ＤＤＣ２３は、局部発振器並びに同相及び直交位相ダウンコンバータユニットを用い、信号２８をダウンコンバートする。管理ユニット１５は、ＤＤＣ２３を制御し、ルックアップテーブルを用いて各ＤＤＣ２３に特定の会話を選択させるようにする。
【００５７】
図４は、ＤＤＣ２３により成し遂げられる動作をより正確に説明するものである。
【００５８】
好適な実施の形態では、ＤＤＣ２３は、Ｉｎｔｅｒｓｉｌ社製ＨＳＰ５００１６である。ＤＤＣ２３の目標は、広帯域入力信号から対象とする狭周波数帯域を抽出し、その帯域をベースバンドへ変換し、それを直交位相或いは実際の形式のいずれかで出力することにある。本発明では、各ＤＤＣの目標は、基地局１３か、或いは、移動局ユニット１４のいずれからもルータ２２を介して到来する音声チャンネルを選択し、それを傍受することにある。
【００５９】
狭帯域抽出は、対象帯域のダウンコンバートとセンタリングとにより行われる。ＤＤＣ２３は、幅１６ビットでデータレート７５ＭＳＰＳの入力データストリームを有する。ＡＤＣ２１が１０ビットのみの量子化をもって変換を実行するため、高精度を維持するために６個の下位側ビット（ＬＳＢ；Ｌｅｓｓ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）は丸められる。この変換は、入力データ２８に複合シヌソイド（ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｉｎｕｓｏｉｄ）発生器１１０により生成した直交位相シヌソイドを乗算することでなされる。直交位相シヌソイドの同相成分（Ｉで表わす）２９を得るため、信号２８には混合器１１１において余弦信号１３０が乗算される。直交成分（Ｑで表わす）３０を得るため、信号２８は、混合器１２０において正弦信号１３５を乗算される。ＤＤＣ２３の複合シヌソイド発生器１１０の周波数は、特定の音声信号を選択すべく管理ユニット１５によって選択することができる。本発明の好適な実施の形態では、ＤＤＣのパラメータはルックアップテーブルを用いて入力される。
【００６０】
直交位相低帯域フィルタ１１４は、混合器１１１の出力端に適用される。上記と同じ型の別の直交位相低帯域フィルタ１２３が、混合器１２０の出力端に接続してある。好適な実施の形態では、フィルタ列１１４は、カスケード接続した高域間引きフィルタ（ＨＤＦ；Ｈｉｇｈ Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ Ｆｉｌｔｅｒ）１１２と低域通過ＦＩＲフィルタ１１３からなる。フィルタ列１２３は、好適な実施の形態にあっては、カスケード接続したＨＤＦ１２１と低域通過ＦＩＲフィルタ１２２からなる。二つの段のフィルタの複合応答が、−３ｄＢ乃至−１０２ｄＢの形状因子をもたらす。各フィルタ列（１１４，１２３）は、選択した音声チャンネルに従って管理ユニット１５により制御される。ＡＭＰＳの場合、デシメーションファクターは４×７８である。ＤＡＭＰＳの場合、デシメーションファクター４×７７である。
【００６１】
各ＤＤＣ２３は、抽出する特定の音声チャンネルの直交位相信号（Ｑ）３０と同相成分（Ｉ）信号２９をもたらす。信号（Ｉ）２９と信号（Ｑ）３０の出力周波数は、ＡＭＰＳの場合２４０．３８４ｋＨｚである。ＤＡＭＰＳの場合、信号（Ｉ）２９と信号（Ｑ）３０の出力周波数は、２４３．５０６ｋＨｚである。
【００６２】
信号２９，３０は、ＦＩＲ２４で濾波される。好適な実施の形態では、ＦＩＲ２４はプログラム可能なＨＳＰ４３１２４ＳＣ−３３である。ＦＩＲフィルタ２４は、正しいプロトコル用に係数を供給する管理ユニット１５により制御される。
【００６３】
ＡＭＰＳの場合、好適な実施の形態では、Ｐａｒｋｓ−ＭｃＣｌｅｌｌａｎのアルゴリズムを用いて２３３次ＦＩＲ２４の係数を計算する。Ｐａｒｋｓ−ＭｃＣｌｅｌｌａｎのアルゴリズムは、ＤＡＭＰＳの場合の２３３次ＦＩＲ２４の係数の計算にも用いられる。ＧＳＭとＣＤＭＡの場合、同様の手法がＦＩＲ２４の係数計算に用いられる。好適な実施の形態では、フィルタＦＩＲ２４の低域周波数は１２．４ｋＨｚであり、ＡＭＰＳとＤＡＭＰＳの場合の減衰は、１７．６ｋＨｚで８０ｄＢである。
【００６４】
信号３１，３２は、送信に用いるプロトコルに従う復調に利用可能である。
【００６５】
本発明の一実施の形態では、ルックアップテーブルにＤＤＣとＲＦユニットのパラメータを保存することができる。ルックアップテーブルは、パラメータへの迅速なアクセスを可能にする。この実施の形態では、監視するチャンネルを素早く選択し、それによって信号３１，３２を簡単に入手することができる。
【００６６】
本発明の別の実施の形態では、制御チャンネルの監視を用いてユーザを追尾することが可能である。一実施の形態では、制御チャンネル上の移動局ユニットの識別を用いてユーザを追尾することができる。
【００６７】
本発明の別の実施の形態では、追尾したユーザの位置をディスプレイ上に出力することができる。本実施の形態では、好ましくは、ルックアップテーブルが用いられ、このルックアップテーブルにはチャンネルとユーザの物理位置との間の関係が含まれる。処理ユニットがルックアップテーブルにアクセスし、ユーザの物理位置を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局と移動局ユニットの広帯域スキャナの概要を示す図である。
【図２】四つのＲＦユニットからなるＲＦ段と処理装置を示す図であり、ここに図示したシステムは、四つの異なる周波数帯域から到来する四つの異なる全二重会話を処理することができる。
【図３】全二重無線会話を処理することのできるＲＦユニットを示す図である。
【図４】全二重無線会話を処理することのできるＤＤＣ装置と濾波段を示す図である。
【符号の説明】
１０ アンテナ
１１ ＲＦユニット
１２ 処理装置
１３ 基地局
１４ 移動局
１５ 管理ユニット
２２ ＣＰＵ
２３ ＤＤＣ
２４ フィルタ
５０ デュプレクサ
５１，５５，５７，６１，６５，６７ フィルタ
５２，５８，６２，６８ （ＲＦ）増幅器
５３，５４，６３ 局部発振器
６４ 混合器
５６，６６ 制限回路
５９，６９ 検出回路
６０ 利得制御器
１１０ 複合正弦曲線発生器
１１１，１２０ 混合器
１１２，１２１ ＨＤＦ
１１３，１２３ 低域通過フィルタ
Claims (26)
- 無線送信を受信するマルチプロトコル受信器であって、
それぞれ無線信号を受信し、異なる広帯域ＩＦ信号を出力するよう設けた複数のＲＦ受信ユニットと、
少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットで、それぞれ前記ＲＦ受信ユニットの全ての前記広帯域ＩＦ信号の周波数範囲にわたって同調でき、未加工のＩ及びＱ信号を出力する前記ダウンコンバータユニットと、
前記少なくとも一つのダウンコンバータユニットの一つから前記未加工のＩ及びＱ信号を受信し、濾波されたＩ及びＱ信号を供給する少なくとも一つの同調可能なフィルタと、
前記ＲＦ受信ユニットのうちの選択された一つを、少なくとも一つの前記同調可能なダウンコンバータユニットから選択されたものへ接続するスイッチと、
特定の周波数帯域に対する要求を受信し、少なくとも一つの前記同調可能なダウンコンバータユニットの、複数から選択された一つの同調周波数を設定し、少なくとも一つの前記同調可能なフィルタの、複数から選択された一つのフィルタパラメータを設定し、前記特定の周波数帯域に対応する前記濾波されたＩ及びＱ出力信号を得るために、前記スイッチを設定する管理ユニットとを備えることを特徴とする受信器。 - 複数のＡＤＣユニットを更に備え、それぞれが前記ＲＦユニットの一つに接続され、前記スイッチが前記ＡＤＣユニットの広帯域ディジタル出力を前記同調可能なダウンコンバータユニットへ接続することを特徴とする請求項１記載の受信器。
- 前記管理ユニットは、
チャンネル選択信号入力と、
前記全てのＲＦ受信ユニットの前記広帯域ＩＦ信号からのチャンネルについての前記フィルタパラメータ、前記全ての同調可能なコンバータユニットについての周波数パラメータ及びスイッチパラメータを保存するメモリと、
前記選択信号を受信し、前記メモリに保存されたデータに基づき、前記フィルタパラメータ、前記ダウンコンバータ及び前記スイッチパラメータを設定するインタプリタとを備えることを特徴とする請求項１記載の受信器。 - 前記管理ユニットは、
チャンネル選択信号の入力と、
前記全てのＲＦ受信ユニットの前記広帯域ＩＦ信号からのチャンネルについての前記フィルタパラメータ、前記同調可能なダウンコンバータユニットについての周波数パラメータ及びスイッチパラメータを保存するメモリと、
前記選択信号を受信し、前記メモリに保存されたデータに基づき、前記フィルタパラメータ、前記同調可能なダウンコンバータ及び前記スイッチパラメータを設定するインタプリタとを備えることを特徴とする請求項２記載の受信器。 - 全二重会話を受信するための少なくとも二つの前記同調可能なダウンコンバータユニットを備えることを特徴とする請求項１記載の受信器。
- 全二重会話を受信するための少なくとも二つの前記同調可能なダウンコンバータユニットを備えることを特徴とする請求項２記載の受信器。
- 全二重会話を受信するための少なくとも二つの前記同調可能なダウンコンバータユニットを備え、スイッチパラメータを保存する前記メモリが前記少なくとも二つの前記同調可能なダウンコンバータユニットを前記全二重会話へ割り当てる情報を供給することを特徴とする請求項３記載の受信器。
- 単一の前記ＲＦユニットにより処理されるよりも高い単一の周波数帯域を、前記複数のＲＦユニットにより処理することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の受信器。
- 前記少なくとも一つの同調可能なフィルタは、Ｎ個のタップを有するＦＩＲフィルタであることを特徴とする請求項２，４，６のいずれか１項に記載の受信器。
- 前記スイッチはＦＰＧＡにより設けられていることを特徴とする請求項２，４，６，９のいずれか１項に記載の受信器。
- 前記各ＲＦ受信ユニットが少なくとも２５ＭＨｚの帯域幅の信号を処理することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の受信器。
- 前記各ＡＤＣユニットは少なくとも５０ＭＨｚのレートで変換を実行することを特徴とする請求項２，４，６，９，１０のいずれか１項に記載の受信器。
- 前記特定の周波数は、携帯電話周波数の帯域であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の受信器。
- 無線通信を受信する方法であって、
複数のＲＦ受信ユニットを用意するステップで、前記各ＲＦ受信器が異なるＩＦ広帯域信号を出力するステップと、
少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットを用意するステップと、
特定の周波数帯域と、前記複数のＲＦ受信ユニットのうちの少なくとも一つ及び少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットの組み合わせとを選択するステップと、
使用時にアンテナから前記選択された特定の周波数帯域の無線信号を受信し、ＩＦ広帯域信号を出力するステップと、
前記ＩＦ広帯域信号をダウンコンバートして未加工のＩ及びＱ信号を供給するステップと、
前記未加工のＩ及びＱ信号を濾波し、Ｉ及びＱ信号を供給するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 前記ダウンコンバートの前にＡＤＣを用いて前記ＩＦ広帯域信号をディジタル化するステップを更に含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
- 前記少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットを用意するステップは、前記少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットのパラメータをロードするステップを含むことを特徴とする請求項１４又は１５のいずれか１項に記載の方法。
- 複数のＲＦ受信ユニットを用意するステップは、前記複数のＲＦ受信ユニットのパラメータをロードするステップを含むことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
- 前記少なくとも一つの同調可能なダウンコンバータユニットのパラメータの前記ロードするステップは、ルックアップテーブルのアクセスステップを含み、前記ルックアップテーブルは前記パラメータと前記各パラメータごとの識別子を含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
- 前記複数のＲＦ受信ユニットのパラメータの前記ロードするステップは、ルックアップテーブルのアクセスステップを含み、前記ルックアップテーブルは、前記パラメータと前記各フィルタパラメータごとの識別子を含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
- 監視する少なくとも一つのチャンネルを選択するステップと、
前記選択された少なくとも一つのチャンネルの制御チャンネルを監視するステップと、
監視する少なくとも一つのチャンネル上に位置する少なくとも一人のユーザを追尾するために、使用時に前記複数のＲＦ受信ユニット及び少なくとも一つの同調可能なコンバータユニットの選択された組み合わせのパラメータを調整するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の方法。 - 少なくとも一つの識別子を表示するステップで、少なくとも一つの識別子のそれぞれが経時監視するための前記少なくとも一つのチャンネル上に位置する少なくとも一人のユーザのそれぞれを特徴付けるステップを更に含むことを特徴とする請求項２０記載の方法。
- 監視するユーザを選択するステップで、前記ユーザをその移動局ユニットの識別を用いて選択するステップと、
制御チャンネルを監視するステップと、
チャンネル上に位置するユーザを追尾するために、使用時に前記複数のＲＦ受信ユニットの少なくとも一つ及び少なくとも一つの同調可能なコンバータユニットの選択された組み合わせのパラメータを調整するステップとを更に含むことを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の方法。 - 前記制御チャンネルのパラメータを用いて前記選択されたユーザの位置を表示するステップを更に含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
- 前記監視対象ユーザの選択ステップは、ルックアップテーブルへのアクセスステップを含み、前記ルックアップテーブルは、前記ユーザの識別子及びその移動局ユニットの識別を含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
- 経時的にＩ及びＱ信号を記録するステップを更に含むことを特徴とする請求項１４乃至２４のいずれか１項に記載の方法。
- 請求項３又は７のいずれか１項に記載の管理ユニットにおいて、前記インタプリタは、ディジタル信号処理器（ＤＳＰ）であることを特徴とする。
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