JP2004524748A - 帯域外干渉を制限する送信装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、帯域外干渉を制限する送信装置に関する。変調は、スペクトラムを反転させて又は反転させないで行われる（図４Ａ又は４Ｂ）。次に、変調から生じた寄生効果が常に送信用に割り当てられた周波数帯域に位置するように、周波数トランスポジションがスープラダイン又はインフラダイン方式で行われる（図４Ｃ又は４Ｄ）。本発明は、一方で送信方法に関し、他方で送信装置に関する。

Description

【０００１】
本発明は、帯域外干渉を制限する送信装置に関する。
【０００２】
ディジタル変調は、衛星通信及び地上波通信に益々使われている。複数の種類の変調が用いられているが、それらはすべて位相及び振幅について符号化されたシンボルの（場合によっては複数のキャリア上での）送信から成る。
【０００３】
理論上、直接変調（すなわち、キャリア周波数を直接変調すること）を実行することも可能である。しかし、ディジタルシステムは、一般的に、温度の激しい変動を受けない内部ユニットに配置され、アンテナは少し離れた外部に配置される。このため、送信周波数帯域よりも低い中間周波数帯域は、一般的に、内部ユニットと周波数トランスポジションが実行される外部ユニットとの間のリンクを形成するのに用いられる。
【０００４】
さらに、多チャネル型送信システムが用いられる場合、変調時に周波数アジリティを持つことができない時に可変チャネルトランスポジションを用いる必要がある。発振器を用いた周波数トランスポジションステージは、周波数アジリティを提供することを可能にする。
【０００５】
変調の性質を考えると、ディジタルモードで変調を実行する方がよりシンプルであることがわかる。しかし、集積回路には、特にディジタル／アナログ変換器に関して、作動限界がある。ディジタル信号を送信するには、低周波数変調及びそれに続く送信信号の共役イメージが容易に除去されるより高い周波数へのトランスポジションを用いることが知られている。
【０００６】
例えば、図１に示すような送信経路を用いることが知られている。図１の送信経路は、「低」周波数で変調を行う第一ステージ１０と、有用な信号をトランスポジションさせ、送信信号のイメージ帯域をフィルタリングする第二ステージ２０と、周波数アジリティを生成する第三ステージ３０と、信号の送信周波数へのトランスポジションを行う第四ステージ４０と、を有する。
【０００７】
従来技術より知られているように、符号化装置（図示せず）は、データを符号化し、変調信号Ｒ（ｓ）及びＩ（ｓ）（例えば、送信される複素シンボル列）を供給する。変調は、例えば、それぞれが変調信号Ｒ（ｓ）及びＩ（ｓ）と所定周波数Ｃｏｓ（ωｔ）又はＳｉｎ（ωｔ）とを受信する２つのミキサ１１及び１２を用いて、既知の技術に従って、行われる。加算器回路１２は、ミキサ１１及び１２からの信号を加える。フィルタ１４は、加算器回路１３からの信号のうち有用な部分を保つ。図２Ａは、第一ステージ１０を出た信号のスペクトラムを示す。第一ステージ１０は、一般的に、ミキシング、加算、及びフィルタリングをディジタルに行う回路を用いることによって実現される。信号は、変換器（図示せず）を用いることによって、第一ステージ１０の出力においてアナログへ変換される。集積回路のスケール及び実現可能性のために、変調は「低」周波数において行われる。すなわち、変調された信号は、例えば５０ＭＨｚ未満である。このような変調状態下において、信号の有用な帯域（例えば送信チャネルに対応する）は、例えば２０〜５０ＭＨｚの低周波数において、例えば３０ＭＨｚの幅広いスペクトラムを占める。
【０００８】
第二ステージ２０は、周波数移行及びフィルタリングを行う。フィルタリングは、信号の有用な帯域をより高い周波数へシフトさせるためである。図２Ｂは、トランスポジションされた有用な帯域１００、有用な帯域のトランスポジションされたイメージ１０１、ミキサ２１からの漏れに対応するローカルオシレータＬＯ１の周波数におけるスペクトル線１０２、及び、第二ステージ２０のフィルタ２２のテンプレート１０３を示す。一例として、ローカルオシレータＬＯ１の周波数は３００ＭＨｚであり、有用な帯域は３３５ＭＨｚを中心として３２０〜３５０ＭＨｚに位置する。フィルタ２２は、２５０〜２８０ＭＨｚに位置する共役イメージ１０１を拒絶し、３００ＭＨｚに位置するスペクトル線１０２を除去しなければならない。このフィルタ２２についての条件は、非常にシビアで、実現が難しい。フィルタリングの前に、共役イメージ１０１は、有用な帯域１００とほぼ同じパワであり、スペクトル線１０２は、一般的に、存在したままである。
【０００９】
第三ステージ３０は、ミキサ３１と、可変周波数のローカルオシレータＬＯ２と、イメージ及び移行の調和周波数を抑制するフィルタ３２とを用いて、周波数アジリティを実施する。図２Ｃは、有用な帯域の行き過ぎたトランスポジション１０４と、フィルタ３２のテンプレート１０５と、寄生成分１０１及び１０２の寄生トランスポジション１０６及び１０７とを示す。一例として、可変オシレータＬＯ２は、１．７２〜２．２５ＧＨｚの範囲内へ有用な帯域をトランスポジションさせるために、１．４〜１．９ＧＨｚの周波数を有する信号を供給する。テンプレート１０５は、この範囲外にあるイメージ及び調和周波数を抑制するためである。この範囲に含まれる寄生トランスポジション１０６は弱めることができず、送信システムは送信品質への影響を最小限とするためにそれらを考慮しなければならない。範囲外の寄生トランスポジション１０７はわずかに減衰する。なぜなら、フィルタ３２は有用な信号を退化させるべきでない広帯域フィルタであり、これら寄生トランスポジション１０７は有用な信号に非常に近いからである。
【００１０】
第四ステージ４０は、一般的にアンテナの近くに位置し、信号を送信するためのパワ増幅と共に、例えば１４〜１４．５３ＧＨｚの送信帯域へのトランスポジションを実行する。図２Ｄは、送信信号、送信帯域１０８、及び有用な帯域が送信帯域の限界で送信された時に送信される帯域外干渉１０９のスペクトラムを示す。
【００１１】
送信帯域は、監督機関によって割り当てられる。監督機関は、隣接帯域のユーザを狼狽させないように、これらの帯域で用いる状態、特に割り当てられた帯域外に放射される最大雑音レベルを非常に厳格に設定する。帯域外の寄生効果１０９は、監視機関によって決定された所定値未満でなければならない。この閾値は非常に低くてもよい。有用な信号についての帯域外干渉の減衰は、例えば６０ｄＢである。
【００１２】
当業者は、可変閾値に準拠したいくつかの解決策に直面する。第一の解決策は、部分１１１が割り当てられた帯域にあるように、割り当てられた帯域のすべてを用いないことから成る。第二の解決策は、高拒絶フィルタを用いることから成る。この高拒絶フィルタは製造するのが難しく、また信号を歪め、送信システムの性能を劣化させるおそれがある。第三の解決策は、より高い周波数で変調を行うことから成る。これにより、イメージスペクトラム及びローカルオシレータのスペクトル線を有用な信号から間隔を空けることになるが、より低い性能の離散成分を用いてのアナログモードでの変調の実行を命令する。
【００１３】
本発明は、一方で、高拒絶比を持つフィルタを用いずに割り当てられた帯域全体を用いることを可能にし、比較的低い周波数での変調を実行可能な変調装置を生成することを提案する。
【００１４】
本発明は、少なくとも１つの認可された送信周波数帯域に含まれる少なくとも１つのチャネル上でデータを送信する方法であって、前記認可された送信周波数帯域における前記チャネルの位置に応じて、第一の変調信号又は第二の変調信号のいずれかが生成され、前記第一の変調信号は、前記データを用いた第一の周波数の変調に対応すると共に、インフラダイン方式（図４Ｃ）で所定の周波数帯域へトランスポーズされ、前記第二の変調信号のスペクトラムは、前記第一の変調信号のスペクトラムを反転したものに対応し、前記第二の変調信号は、スープラダイン式（図４Ｄ）で前記所定の周波数帯域へトランスポーズされる、ことを特徴とする方法である。
【００１５】
「インフラダイン（ｉｎｆｒａｄｙｎｅ）」及び「スープラダイン（ｓｕｐｒａｄｙｎｅ）」という用語は、ここではトランスポジションから得られる信号に関する。トランスポジションがインフラダイン方式で実行されるとき、それはローカルオシレータの周波数がトランスポジションから得られる有用な信号より小さいことを意味する。トランスポジションがスープラダイン方式で実行されるとき、それはローカルオシレータの周波数がトランスポジションから得られる有用な信号より高いことを意味する。
【００１６】
トランスポジション後、前記第一又は第二の変調信号のフィルタリングが、フィルタを用いて実行され、前記フィルタのテンプレート（１０３）は、前記所定の周波数帯域に対応する、ことが好ましい。
【００１７】
本発明は、更に、少なくとも１つの認可された送信周波数帯域に含まれる少なくとも１つのチャネル上でデータを送信する装置であって、送信されるデータに基づいて変調信号を生成する手段と、前記認可された送信周波数帯域における前記チャネルの位置に基づいて前記変調信号のスペクトラムを反転する又は反転しない手段と、第一又は第二の周波数へのトランスポジションのための信号を生成する手段と、前記認可された送信周波数帯域における前記チャネルの位置に基づいて前記第一又は第二の周波数のいずれかを選択する選択手段と、前記トランスポジション信号及び前記変調信号からトランスポーズされた信号を生成する手段と、を有する、ことを特徴とする装置である。
【００１８】
本装置は、前記トランスポーズされた信号をフィルタリングするフィルタリング手段を更に有することが好ましい。
【００１９】
本発明及び他の特定の特徴及び利点は、添付図面を参照する以下の説明を読むことによって明らかにされる。
【００２０】
上述の図１及び２は、更に詳細に説明しない。他方、同じ符号は従来技術との比較によって同じ機能を実行する同様の要素に対して用いられる。読み易くするため、スペクトル表示はスケールが合っていない。
【００２１】
図３は、本発明に係る送信装置の好ましい実施形態を示す。
【００２２】
図３の送信装置は、「低」周波数で変調を実行する第一ステージ１０と、スイート（ｓｕｉｔｅ）のフィルタリングを改善する第二ステージ２０と、周波数エクスカージョンを行う第三ステージ３０と、送信する第四ステージ４０とを有する。
【００２３】
第一ステージは、星座（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）変調の名でも知られる位相及び振幅の変調を実行する。データは、図３には示されていない既知の種類の符号化装置を用いることによってシンボルに符号化される。各シンボルは、周波数ω／２πを有するキャリアを変調する複素数に対応する。符号化装置は送信される複素シンボル列に対応する２つの変調信号Ｒ（ｓ）及びＩ（ｓ）を供給する。
【００２４】
変調は、それぞれが変調信号Ｒ（ｓ）及びＩ（ｓ）を受信する２つのミキサ１１及び１２を用いて実行される。一方のミキサ１１は、周波数ω／２πを有する信号を受信し、他方のミキサ１２は制御信号に応じて位相が＋π／２若しくは−π／２ずれた同じ信号を受信する。＋π／２若しくは−π／２の位相シフトを選択するという事実は、周波数ω／２πについて変調信号のスペクトラムを反転すること又は反転しないことを可能にするという効果を有する。加算器回路１３は、ミキサ１１及び１２からの信号を加え、フィルタ１４は、加算器回路１３からの信号のうち有用な部分のみを保つ。図４Ａは、＋π／２の位相シフトを用いて変調が実行されたときの第一ステージ１０からの信号のスペクトラムを示す。図４Ｂは、−π／２の位相シフトを用いて変調が実行されたときの第一ステージ１０からの信号のスペクトラムを示す。
【００２５】
１つの好ましい例において、第一ステージ１０は、ミキシング、加算、及びフィルタリングをディジタルモードで実行する回路を用いて実現され、信号は第一ステージ１０の出力においてアナログへ変換される。ミキシングは、２つのデータ列を掛け合わせることによってディジタルモードで行われる。＋π／２若しくは−π／２の位相シフトは、２つのデータ列のうちの一方を選択することによって、又は、−１による掛け算を実行することによって、非常に簡単に行われる。このような場合、フィルタ１４は、アナログ／ディジタル変換装置によって形成され得る。
【００２６】
第二ステージ２０は、周波数トランスポジションと、ステージ１０によって変調された信号をより高い周波数へシフトさせるためのフィルタリングとを実行する。ミキサ２１は、一方で変調信号を受信し、他方でトランスポジション信号を受信する。トランスポジション信号は、２つの周波数値を持ち得る。好ましい例において、切替スイッチ２３は、オシレータＬＯ_ｉｎｆ及びＬＯ_ｓｕｐから一方を選択する。フィルタ２２は、トランスポジション後の変調信号の有用な帯域に対応する周波数帯域を保つ。フィルタのテンプレート１０３は、変調信号の幅を有するスペクトラムを通過させるように決定される。オシレータＬＯ_ｉｎｆの周波数は、オシレータＬＯ_ｓｕｐを用いた変調信号のトランスポジションが変調信号の正の部分をインフラダインタイプのトランスポジションに対応するフィルタ２２のテンプレート１０３へ持ち込むように決定される。トランスポジション後の変調信号の中央周波数にとってフィルタ２２のテンプレート１０３の同じスポットにインフラダイン方式で又はスープラダイン方式で置かれることは便利である。
【００２７】
切替スイッチ２３は、＋π／２シフトされた信号位相を用いて変調が行われた場合にインフラダイン・トランスポジションを実行し、−π／２シフトされた信号位相を用いて変調が行われた場合にはスープラダイン変調を実行するために、制御信号を受信する。図４Ｃは図４Ａの変調信号を用いて実行されたトランスポジションを示し、図４Ｄは図４Ｂの変調信号を用いて実行されたトランスポジションを示す。当業者は気付くであろうが、ミキサ２１によって実行されたトランスポジションの後、テンプレート１０３に置かれた有用な信号は実行された変調とは無関係に同じものである。対照的に、ミキサ２１からの漏れによるスペクトル線１０２及び有用な信号の共役イメージ１０１は、テンプレート１０３の異なる端に位置する。
【００２８】
第三ステージ３０は、ミキサ３１、可変周波数オシレータＬＯ２、及びトランスポジションのイメージ及び調和周波数を抑制するフィルタ３２を用いることによって周波数アジリティを実現する。有用な信号とゼロ周波数との間の周波数オフセットは、第一ステージ１０の出力におけるものよりも第二ステージ２０の出力におけるものの方がかなり大きい。よって、ミキサ３１からの漏れ及びミキサ３１によって実行されるトランスポジションから得られたすべてのイメージは、フィルタ３２に多くの条件を要求すること無く正確に拒絶されるのに十分なほどフィルタ３２のテンプレート１０５の端から遠くに移動される。テンプレート１０５の端上の第二ステージ２０のトランスポジションから規制効果が生じないようにするためには、有用な信号がテンプレート１０５の下部にそり返っているときにはスープラダイン・トランスポジションを実行し、有用な信号がテンプレート１０５の上部にそり返っているときにはインフラダイン・トランスポジションを実行するのが便利である。第二ステージ２０のトランスポジションから得られたすべての寄生効果は、テンプレート１０５内に置かれていることが分かる。図４Ｅはトランスポジションの行き過ぎたケースを示す。
【００２９】
第四ステージ４０は、ミキサ４１、フィルタ４２、パワ増幅器４３、及びアンテナ４４を有する。ミキサ４１は、第三ステージ３０を出た信号を送信周波数帯域へトランスポーズする。フィルタ４２は、トランスポジションのイメージ周波数を除去する。図４Ｆは、送信信号の考えられるスペクトラムを示す。当業者は気付くであろうが、帯域の端に近傍にもはや帯域外干渉は一切存在しない。
【００３０】
本発明を用いれば、帯域外干渉は、送信帯域内に戻される。当業者は知っているように、送信周波数帯域内で認可された寄生効果のレベルは帯域外寄生効果のレベルよりもかなり高いレベルである。したがって、帯域外干渉のより低いレベルを保証しつつ、従来技術の回路を用いた場合に必要なものよりもより少ない条件を持つフィルタ２２を製造することが可能となる。
【００３１】
本発明の多くの変形例が考えられる。上記例は４ステージ装置を示す。１以上のステージの追加又は削除が可能であることは明らかである。
【００３２】
第三ステージの周波数エクスカージョンは、送信経路の複数の成分を減らすために第四ステージにおいて直接実行されることも可能である。
【００３３】
周波数エクスカージョンを既知の技術に従って符号化回路において部分的に実行することも可能である。そのとき、変調信号Ｒ（ｓ）及びＩ（ｓ）は、シンボルの代わりにディジタル変調を表す。この場合、第三ステージのオシレータの代わりにデュアル周波数オシレータ又は切り替わる２つのオシレータを用いることが可能である。
【００３４】
本発明は、特に、ＣＤＭＡタイプやマルチキャリアタイプなどの広帯域を用いるディジタル変調に適している。そのとき、変調信号Ｒ（ｓ）及びＩ（ｓ）は、様々な周波数における変調合計を表す。
【００３５】
しかし、スペクトラムは、それ自身の上で反転されるべきであることに注意。これは、有用な帯域の中央周波数の複素変調が実行されない限り、図３の図ではできない。変調が中央でない周波数上で実行された場合、一方で所望の周波数を用いて変調し、他方で有用な帯域の中央周波数に対して対称な周波数に対応する周波数を用いて変調することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来技術に係る送信装置を示す。
【図２】図１の装置の要素に沿って占められた様々なスペクトル位置を示す。
【図３】本発明に係る送信装置を示す。
【図４】図３の装置の要素に沿って占められた様々なスペクトル位置を示す。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの認可された送信周波数帯域に含まれる少なくとも１つのチャネル上でデータを送信する方法であって、
   前記認可された送信周波数帯域における前記チャネルの位置に応じて、第一の変調信号（図４Ａ）又は第二の変調信号（図４Ｂ）のいずれかが生成され、
   前記第一の変調信号は、前記データを用いた第一の周波数の変調に対応すると共に、インフラダイン方式（図４Ｃ）で所定の周波数帯域へトランスポーズされ、
   前記第二の変調信号のスペクトラムは、前記第一の変調信号のスペクトラムを反転したものに対応し、
   前記第二の変調信号は、スープラダイン式（図４Ｄ）で前記所定の周波数帯域へトランスポーズされる、ことを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   トランスポジション後、前記第一又は第二の変調信号のフィルタリングが、フィルタを用いて実行され、
   前記フィルタのテンプレート（１０３）は、前記所定の周波数帯域に対応する、ことを特徴とする方法。
3. 請求項２記載の方法であって、
   フィルタリング後、フィルタリングされた信号の少なくとも１つの周波数トランスポジションが実行される、ことを特徴とする方法。
4. 少なくとも１つの認可された送信周波数帯域に含まれる少なくとも１つのチャネル上でデータを送信する装置であって、
   送信されるデータに基づいて変調信号を生成する手段（１１〜１４）と、
   前記認可された送信周波数帯域における前記チャネルの位置に基づいて前記変調信号のスペクトラムを反転する又は反転しない手段（制御及び−Ｓｉｎ（ωｔ））と、
   第一又は第二の周波数へのトランスポジションのための信号を生成する手段（ＬＯ_ｉｎｆ及びＬＯ_ｓｕｐ）と、
   前記認可された送信周波数帯域における前記チャネルの位置に基づいて前記第一又は第二の周波数のいずれかを選択する選択手段（２３）と、
   前記トランスポジション信号及び前記変調信号からトランスポーズされた信号を生成する手段（２１）と、を有する、ことを特徴とする装置。
5. 請求項４記載の装置であって、
   前記トランスポーズされた信号をフィルタリングするフィルタリング手段（２２）を更に有する、ことを特徴とする装置。
6. 請求項５記載の装置であって、
   前記トランスポーズされた信号に基づいて送信帯域に位置する送信信号を生成する手段（３０〜４２）を更に有する、ことを特徴とする装置。
7. 請求項６記載の装置であって、
   前記送信信号を送信する手段（４３、４４）を更に有する、ことを特徴とする装置。

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