JP2007036827A

JP2007036827A - 受信装置、受信信号処理方法及び通信システム

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Publication number: JP2007036827A
Application number: JP2005218928A
Authority: JP
Inventors: Toru Sunaga; 徹須永
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP4574484B2

Abstract

【課題】周波数多重信号を受信する受信装置の装置コスト低減を目的とする。
【解決手段】所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信する装置であって、前記周波数多重信号を受信する受信手段と、所定の個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する周波数変換手段と、前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する濾波手段と、前記周波数間隔に相当するサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングする複数のＡ／Ｄ変換手段と、該各Ａ／Ｄ変換手段の出力信号に所定の受信処理を施す信号処理手段とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信装置、受信信号処理方法及び通信システムに関する。

周知のように、周波数分割多重(ＦＤＭ：Frequency Division Multiplex)方式は、所定の周波数帯域を分割して複数の回線に割り当て、各回線の信号（以下、個別回線信号という）を周波数多重信号として送受信する方式である。図７は、このような周波数分割多重方式の内、所定の周波数帯域を等分して複数の個別回線信号に割り当てた場合の周波数多重信号の構成を示すものである。この図に示すように、周波数多重信号Ｆは、各々に同一の帯域幅ｆ_ｗｃを有すると共に中心周波数ｆc1，ｆc2，ｆc3，……，ｆcnが所定の周波数間隔ｆ_int（ｆ_int≧ｆ_ｗｃ）で連続的に配置された複数（n個）の個別回線信号ｋ1〜ｋnから構成されている。なお、図７において、ｆ_wsysは無線通信システムが占有する周波数帯域幅であり、ｆ_αは無線通信を実現するための任意の周波数である。

図８は、上記周波数多重信号Ｆの受信装置の第１構成例を示すブロック図である。この受信装置は、アンテナＡで捉えた上記周波数多重信号Ｆを個別回線信号ｋ1〜ｋn毎に設けられたミキサＢ1〜Ｂnに並行して供給することによりベースバンド信号ｔ1〜ｔn毎に周波数変換し、該ベースバンド信号ｔ1〜ｔnを各ミキサＢ1〜Ｂnの後段に各々設けられたバンドパスフィルタＤ1〜Ｄnに供給することにより各個別回線信号ｋ1〜ｋnに対応するベースバンド信号ｕ1〜ｕn（個別ベースバンド信号）を選択的に弁別し、さらに当該個別ベースバンド信号ｕ1〜ｕnを上記バンドパスフィルタＤ1〜Ｄnの後段に各々設けられたＡ／ＤコンバータＥ1〜Ｅnに供給することにより各個別ベースバンド信号ｕ1〜ｕn（アナログ信号）に対応する個別受信データｄ1〜ｄn（デジタル信号）に変換し、各個別受信データｄ1〜ｄnをデジタル信号処理部Ｇでデジタル処理するものである。また、ローカル信号発生器Ｃ1〜Ｃｎは、各ミキサＢ1〜Ｂn毎に設けられており、個別回線信号ｋ1〜ｋnをベースバンド信号ｔ1〜ｔnに周波数変換するように周波数が各個別回線信号の中心周波数数ｆc1，ｆc2，ｆc3，……，ｆcnと同一に設定されたローカル信号を各ミキサＢ1〜Ｂnにそれぞれ出力する。例えば、特表２０００−５０６６８９号公報には、上記と同様に周波数多重信号Ｆに含まれる個別回線信号の数だけミキサ等の部品が複数使用されている受信装置について開示されている。

また、図９は、周波数多重信号Ｆの受信装置の第２構成例を示すブロック図である。この受信装置は、アンテナＡで捉えた周波数多重信号Ｆを受信してミキサＢに出力し、ミキサＢは、周波数多重信号Ｆとローカル信号発生器Ｃから入力されるローカル信号ｓとをミキシングして周波数変換を行い、ベースバンド信号ｔをローパスフィルタＤに出力する。ローカル信号発生器Ｃは、周波数多重信号Ｆをベースバンド周波数帯まで周波数変換するための周波数に設定されたローカル信号ｓをミキサＢに出力する。ローパスフィルタＤは、ベースバンド信号ｔの高周波成分を除去してＡ／ＤコンバータＥに出力し、Ａ／ＤコンバータＥは、フィルタリング後のベースバンド信号ｔ（アナログ信号）をデジタル信号ｄに変換してデジタル信号処理部Ｇに出力し、デジタル信号処理部Ｇは、デジタルバンドパスフィルタＤ’１〜Ｄ’ｎによりデジタル信号ｄを周波数多重信号Ｆに含まれる各個別回線信号ｋ1〜ｋnに対応する個別受信データｄ１〜ｄｎに弁別した後、当該個別受信データｄ１〜ｄｎの信号処理を行う。
特表２０００−５０６６８９号公報

ところで、上記第１構成例では、周波数多重信号Ｆに含まれる各個別回線信号の数に応じて、ミキサＢ１〜Ｂｎ、ローカル信号発生器Ｃ１〜Ｃｎ、バンドパスフィルタＤ１〜Ｄｎ及びＡ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎ等のアナログ高周波部品を多数必要とし、回路構成が複雑になり、装置コストが増大するという問題がある。

一方、第２構成例では、第１構成例と比較して部品点数を減らすことができるが、Ａ／ＤコンバータＥのサンプリング周波数を、少なくともベースバンド周波数帯（若しくはＩＦ周波数帯）まで周波数変換された周波数多重信号Ｆの最大周波数の２倍に設定する必要がある（第１構成例では、分離された各個別ベースバンド信号毎の最大周波数の２倍に設定すれば良い）。従って、極めて高速なＡ／ＤコンバータＥを必要とし、さらに後段のデジタル信号処理部Ｇも動作速度の速いものを使用しなければならず、比較的高価な部品が要求されることになり、結局装置コストが増大するという問題が生じる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、周波数多重信号を受信する受信装置の装置コスト低減を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、受信装置に係る第１の解決手段として、所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信する装置であって、前記周波数多重信号を受信する受信手段と、前記個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する周波数変換手段と、前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する濾波手段と、前記周波数間隔に相当するサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングする複数のＡ／Ｄ変換手段と、該各Ａ／Ｄ変換手段の出力信号に所定の受信処理を施す信号処理手段とを具備する、という手段を採用する。

また、本発明では、受信装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記周波数変換手段は、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする。

また、本発明では、受信装置に係る第３の解決手段として、所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信する装置であって、前記周波数多重信号を受信する受信手段と、前記周波数多重信号から前記個別回線信号を（Ｐ−１）個（Ｐは２以上の整数）おきに抽出してなるＰ個のグループに対応してＰ個並列に設けられ、前記各グループの内、所定の個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する周波数変換手段と、前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する濾波手段と、前記周波数間隔のＰ倍に相当するＰ倍オーバーサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングする複数のＡ／Ｄ変換手段と、該各Ａ／Ｄ変換手段の出力信号に所定の受信処理を施す信号処理手段とを具備する、という手段を採用する。

また、本発明では、受信装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記周波数変換手段は、前記各グループの内、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする。

一方、本発明では、受信信号処理方法に係る第１の解決手段として、所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信して信号処理を行う受信信号処理方法であって、前記周波数多重信号を受信する第１ステップと、所定の個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する第２ステップと、前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する第３ステップと、前記周波数間隔に相当するサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングしてＡ／Ｄ変換を行う第４ステップと、前記各Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に所定の受信処理を施す第５ステップとを有する、という手段を採用する。

また、本発明では、受信信号処理方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第２ステップでは、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする。

また、本発明では、受信信号処理方法に係る第３の解決手段として、所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信して信号処理を行う受信信号処理方法であって、前記周波数多重信号を受信する第１ステップと、前記周波数多重信号から前記個別回線信号を（Ｐ−１）個（Ｐは２以上の整数）おきに抽出してなるＰ個のグループに対応してＰ個並列に設けられ、前記各グループの内、所定の個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する第２ステップと、前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する第３ステップと、前記周波数間隔のＰ倍に相当するＰ倍オーバーサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングしてＡ／Ｄ変換を行う第４ステップと、前記各Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に所定の受信処理を施す第５ステップとを有する、という手段を採用する。

また、本発明では、受信信号処理方法に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記第２ステップでは、前記各グループの内、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする。

さらに、本発明では、通信システムに係る第１の解決手段として、所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を送信する送信装置と、上記受信装置に係る第１ないし４のいずれかの解決手段を有する受信装置とを具備する、という手段を採用する。

本発明によれば、受信する周波数多重信号Ｆに含まれる個別回線信号ｋ１〜ｋnが一定の周波数間隔ｆ_intで連続あるいは不連続に配置され、且つ各個別回線信号ｋ１〜ｋnの帯域幅ｆ_ｗｃ（ｆ_int≧ｆ_ｗｃ）が同一であれば、サンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intと同一に設定することで、Ａ／Ｄコンバータを全て同一のサンプリング周波数ｆ_ｓに設定することが可能となる。さらに、このサンプリング周波数ｆ_ｓはベースバンド信号または中間周波信号の周波数と同程度であるのでＡ／Ｄコンバータを高速化する必要がない。また、Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数ｆ_ｓが低ければ、後段の信号処理手段の動作速度も低く抑えることができる。従って、Ａ／Ｄコンバータ及び信号処理手段の部品コストを低減することが可能である。一方、本受信装置では、フィルタ（濾波手段）の前段に設けられている周波数変換手段は１個で良く、従来より部品点数を少なくでき、装置コスト低減に寄与することが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。この図に示すように、本受信装置は、アンテナ（受信手段）Ａ、ミキサＢ、ローカル信号発生器Ｃ、バンドパスフィルタ（濾波手段）Ｄ１〜Ｄn、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換手段）Ｅ１〜Ｅn及びデジタル信号処理部（信号処理手段）Ｇから構成されている。また、上記ミキサＢ及びローカル信号発生器Ｃは周波数変換手段を構成している。なお、本受信装置は、図７に示す周波数多重信号Ｆの受信及び信号処理を行うものである。

図１において、アンテナＡは、上記周波数多重信号Ｆを捉えてミキサＢに出力する。ローカル信号発生器Ｃは、周波数多重信号Ｆの個別回線信号ｋ１の中心周波数ｆ_ｃ１と同一に設定されたローカル周波数を有するローカル信号ｓをミキサＢに出力する。ミキサＢは、アンテナＡによって捉えられた周波数多重信号Ｆと、ローカル信号発生器Ｃから入力されるローカル信号ｓとをミキシング（乗算）して周波数変換を行い、当該周波数変換後の周波数多重信号（ベースバンド信号）ｔをバンドパスフィルタＤ１〜Ｄnに出力する。

バンドパスフィルタＤ１は、ベースバンド信号ｔの個別回線信号ｋ１に対応するベースバンド信号（個別ベースバンド信号）ｕ1のみを通過させるよう、その通過帯域周波数が設定されており、上記個別ベースバンド信号ｕ１をＡ／ＤコンバータＥ１に出力する。バンドパスフィルタＤ２〜Ｄｎも同様に各個別回線信号ｋ２〜ｋnに対応する個別ベースバンド信号ｕ２〜ｕnのみを通過させるよう、その通過帯域周波数が各々設定されており、上記信号個別ベースバンド信号ｕ２〜ｕnをそれぞれＡ／ＤコンバータＥ２〜Ｅnに出力する。

Ａ／ＤコンバータＥ１は、周波数多重信号Ｆの周波数間隔ｆ_intと同一に設定されたサンプリング周波数ｆ_ｓで、個別ベースバンド信号ｕ1をサンプリングし、アナログ信号である個別ベースバンド信号ｕ１を個別受信データｄ１に変換してデジタル信号処理部Ｇに出力する。Ａ／ＤコンバータＥ２〜Ｅｎも同様に、周波数間隔ｆ_intと同一に設定されたサンプリング周波数ｆ_ｓで、個別ベースバンド信号ｕ２〜ｕnをサンプリングして個別受信データｄ２〜ｄnにそれぞれ変換してデジタル信号処理部Ｇに出力する。デジタル信号処理部Ｇは、上記個別受信データｄ１〜ｄnに所定のデジタル信号処理を行う。

次に、このように構成された第１実施形態における受信装置の動作について説明する。

まず、周波数多重信号Ｆは、アンテナＡによって捉えられた後、ミキサＢによってローカル周波数ｆ_ｃ１を有するローカル信号ｓとミキシングされ、ベースバンド信号ｔに周波数変換される。ここで、ベースバンド信号ｔにおいて、周波数変換後の各個別回線信号ｋ１〜ｋnの中心周波数をｆb1，ｆb2，ｆb3，……，ｆbnとすると、バンドパスフィルタＤ１〜Ｄnによってベースバンド信号ｔから弁別された各個別回線信号ｋ1〜ｋnに対応する個別ベースバンド信号ｕ1〜ｕnは、図２に示すような周波数特性を持つ。

図２（ａ）は、個別回線信号ｋ１に対応する個別ベースバンド信号ｕ1の周波数特性である。図２（ｂ）は、個別回線信号ｋ２に対応する個別ベースバンド信号ｕ２の周波数特性である。図２（ｃ）は、個別回線信号ｋ３に対応する個別ベースバンド信号ｕ３の周波数特性である。図２（ｄ）は、個別回線信号ｋnに対応する個別ベースバンド信号ｕnの周波数特性である。

図２（ａ）に示すように、個別ベースバンド信号ｕ1の中心周波数ｆb1は０Ｈzとなり、また、周波数間隔ｆ_int≧帯域幅ｆ_ｗｃであるので、個別ベースバンド信号ｕ1の最大周波数（中心周波数ｆb1＋帯域幅ｆ_ｗｃ／２）は、周波数間隔ｆ_int／２以下となる。従って、Ａ／ＤコンバータＥ１のサンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intと同一に設定することにより、個別ベースバンド信号ｕ1の最大周波数の２倍以上のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定したことになり、結果としてサンプリング定理を満足することになる。すなわち、Ａ／ＤコンバータＥ１のサンプリング周波数ｆ_ｓを、ベースバンド周波数帯の値に設定可能となる。

一方、図２（ｂ）に示すように、個別ベースバンド信号ｕ２の中心周波数ｆb２は、周波数間隔ｆ_int、つまりサンプリング周波数ｆ_ｓと同一となる。この場合、サンプリング定理より、中心周波数ｆb２がサンプリング周波数ｆ_ｓの自然数倍であれば、図２（ａ）と同様に、個別ベースバンド信号ｕ２の中心周波数ｆb２は０Ｈzへ畳み込まれ、結局、個別ベースバンド信号ｕ２の最大周波数は、周波数間隔ｆ_int／２以下として扱うことができる。すなわち、本来ならば個別ベースバンド信号ｕ２の最大周波数は、中心周波数ｆb２＋帯域幅ｆ_ｗｃ／２となるので、この最大周波数の２倍以上をサンプリング周波数ｆ_ｓとして設定する必要があるが、上記のように中心周波数ｆb２がサンプリング周波数ｆ_ｓの自然数倍であれば、個別ベースバンド信号ｕ２の最大周波数は、周波数間隔ｆ_int／２以下として扱うことができ、Ａ／ＤコンバータＥ２のサンプリング周波数ｆ_ｓをＡ／ＤコンバータＥ１のサンプリング周波数ｆ_ｓと同一に設定することが可能となるのである。

同様に、図２（ｃ）に示すように、個別ベースバンド信号ｕ３の中心周波数ｆb３は、２・ｆ_int、つまりサンプリング周波数ｆ_ｓの２倍と同一となるが、この場合も、中心周波数ｆb３がサンプリング周波数ｆ_ｓの自然数倍であるので、個別ベースバンド信号ｕ３の中心周波数ｆb３は０Ｈzへ畳み込まれ、結局、個別ベースバンド信号ｕ３の最大周波数は、周波数間隔ｆ_int／２以下として扱うことができる。すなわち、Ａ／ＤコンバータＥ３のサンプリング周波数ｆ_ｓをＡ／ＤコンバータＥ１及びＥ２のサンプリング周波数ｆ_ｓと同一に設定することが可能となる。そして、図２（ｄ）に示すように、個別ベースバンド信号ｕnの中心周波数ｆbnは、（n−１）・ｆ_int、つまりサンプリング周波数ｆ_ｓの（n−１）倍と同一となるが、この場合も、中心周波数ｆbnがサンプリング周波数ｆ_ｓの自然数倍であるので、個別ベースバンド信号ｕnの中心周波数ｆbnは０Ｈzへ畳み込まれ、結局、個別ベースバンド信号ｕnの最大周波数は周波数間隔ｆ_int／２以下として扱うことができ、Ａ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎのサンプリング周波数ｆ_ｓを、全て同一のサンプリング周波数ｆ_ｓに設定することが可能となる。

以上のように、本第１実施形態によれば、受信する周波数多重信号Ｆが図７に示すような構成、つまり個別回線信号ｋ１〜ｋnが一定の周波数間隔ｆ_int（詳細には周波数間隔ｆ_intの自然数倍）で連続的に配置され、且つ各個別回線信号ｋ１〜ｋnの帯域幅ｆ_ｗｃが周波数間隔ｆ_int以下であれば、最も低い周波数の個別回線信号ｋ１をベースバンド信号に周波数変換するローカル信号ｓを用い、サンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intと同一に設定することで、Ａ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎを全て同一のサンプリング周波数ｆ_ｓに設定することが可能となる。さらに、このサンプリング周波数ｆ_ｓは、最も低い周波数を有する個別ベースバンド信号ｕ１の最大周波数の２倍以上に設定されるので、高速なＡ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎは必要ない。また、このようにＡ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎのサンプリング周波数ｆ_ｓが低ければ、後段のデジタル信号処理部Ｇの動作速度も低く抑えることができる。従って、Ａ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎ及びデジタル信号処理部Ｇの部品コストを低減することが可能である。一方、図１と図８とを比較してわかるように、本受信装置では、バンドパスフィルタＤ１〜Ｄnの前段に設けられているミキサＢとローカル信号発生器Ｃとは一組で良く、従来より部品点数を少なくでき、部品コスト低減に寄与することが可能である。

また、従来では、Ａ／Ｄコンバータの量子化ビット数は、各個別ベースバンド信号の取りうる電力全てに対応しなければならないため、例え１個別ベースバンド信号の通信方式がＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）のような比較的振幅を必要としない方式であったとしても、非常に広いダイナミックレンジ（例えば、１６bitで１００dB以上）を必要とし、消費電力の増大を招いていた。しかしながら、本受信装置によれば、各Ａ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎの量子化ビット数は、個別ベースバンド信号ｋ１の取りうる電力に対応すれば良いので、ダイナミックレンジを削減することができ、消費電力の低減が可能である。

ところで、今日の周波数混線状況では、既存の他システムへ電波障害を与えないため、または既存システムからの障害を回避するために、図３に示すように特定の周波数（図３では個別回線信号ｋ２）を使用しない周波数多重信号Ｆが必要な場合がある。このように個別回線信号が不連続な配置であっても、図３に示すように周波数間隔ｆ_intの整数倍の配置を維持した状態で、障害のある個別回線信号ｋ２を間引けば、図４に示すような受信装置の構成が可能となる。この図のように、個別回線信号ｋ２が間引かれたことによってバンドパスフィルタＤ２及びＡ／ＤコンバータＥ２を除去することができ、部品点数をさらに少なくすることが可能である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態に係る受信装置の機能構成を示すブロック図である。この図に示すように、本受信装置は、アンテナＡ、第１ミキサＢ１、第２ミキサＢ２、第１ローカル信号発生器Ｃ１、第２ローカル信号発生器Ｃ２、バンドパスフィルタＤ１〜Ｄ４、Ａ／ＤコンバータＥ１〜Ｅ４及びデジタル信号処理部Ｇから構成されている。なお、本受信装置は、Ａ／ＤコンバータＥ１〜Ｅ４において、２倍のオーバーサンプリングを行うものである。また、図５において、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

アンテナＡは、上記周波数多重信号Ｆを捕捉して第１ミキサＢ１及び第２ミキサＢ２に出力する。第１ローカル信号発生器Ｃ１は、周波数多重信号Ｆの個別回線信号ｋ１の中心周波数ｆ_ｃ１と同一に設定されたローカル周波数を有するローカル信号ｓ１を第１ミキサＢ１に出力する。第２ローカル信号発生器Ｃ２は、周波数多重信号Ｆの個別回線信号ｋ２の中心周波数ｆ_ｃ２と同一に設定されたローカル周波数を有するローカル信号ｓ２を第２ミキサＢ２に出力する。第１ミキサＢ１は、アンテナＡによって捕捉された周波数多重信号Ｆと、第１ローカル信号発生器Ｃ１から入力されるローカル信号ｓ１とをミキシング（乗算）して周波数変換を行い、ベースバンド信号ｔ１をバンドパスフィルタＤ１及びＤ３に出力する。また、図示していないが、バンドパスフィルタは周波数多重信号Ｆに含まれる個別回線信号の数（ｎ個）だけ備えられており、上記ベースバンド信号ｔ１は、奇数番目のバンドパスフィルタＤ５、Ｄ７…に入力されている。第２ミキサＢ２は、アンテナＡによって捕捉された周波数多重信号Ｆと、第２ローカル信号発生器Ｃ２から入力されるローカル信号ｓ２とをミキシング（乗算）して周波数変換を行い、ベースバンド信号ｔ２をバンドパスフィルタＤ２及びＤ４に出力する。また、図示していないが、上記ベースバンド信号ｔ２は、偶数番目のバンドパスフィルタＤ６、Ｄ８…に入力されている。

バンドパスフィルタＤ１〜Ｄ４は、各個別回線信号ｋ１〜ｋ４に対応する個別ベースバンド信号ｕ１〜ｕ４のみを通過させるよう、その通過帯域周波数が各々設定されており、上記個別ベースバンド信号ｕ１〜ｕ４をそれぞれＡ／ＤコンバータＥ１〜Ｅ４に出力する。また、図示していないが、Ａ／Ｄコンバータもｎ個備えられており、個別ベースバンド信号ｕ５〜ｕnは、Ａ／ＤコンバータＥ５〜Ｅnにそれぞれ入力されている。

Ａ／ＤコンバータＥ１〜Ｅｎは、周波数間隔ｆ_intの２倍に設定されたサンプリング周波数ｆ_ｓ（＝２ｆ_int）で、個別ベースバンド信号ｕ１〜ｕnをサンプリングして個別受信データｄ１〜ｄnにそれぞれ変換し、デジタル信号処理部Ｇに出力する。デジタル信号処理部Ｇは、上記個別受信データｄ１〜ｄnに所定のデジタル信号処理を行う。

次に、このように構成された第２実施形態における受信装置の動作について説明する。

まず、周波数多重信号Ｆは、アンテナＡによって捕捉された後、第１ミキサＢ１によってローカル周波数ｆ_ｃ１を有するローカル信号ｓ１とミキシングされ、ベースバンド信号ｔ１に周波数変換される。ここで、ベースバンド信号ｔ１において、周波数変換後の各個別回線信号ｋ１〜ｋnの中心周波数をｆb1，ｆb2，ｆb3，……，ｆbnとすると、バンドパスフィルタＤ１、Ｄ３、Ｄ５…によってベースバンド信号ｔ１から弁別された各個別回線信号ｋ1、ｋ３、ｋ５…に対応する個別ベースバンド信号ｕ1、ｕ３、ｕ５…は、図６（ａ）に示すような周波数特性を持つ。一方、周波数多重信号Ｆは、第２ミキサＢ２によってローカル周波数ｆ_ｃ２を有するローカル信号ｓ２とミキシングされ、ベースバンド信号ｔ２に周波数変換される。ここで、ベースバンド信号ｔ２において、周波数変換後の各個別回線信号ｋ１〜ｋnの中心周波数をｆb1’，ｆb2’，ｆb3’，……，ｆbn’とすると、バンドパスフィルタＤ２、Ｄ４、Ｄ６…によってベースバンド信号ｔ２から弁別された各個別回線信号ｋ２、ｋ４、ｋ６…に対応する個別ベースバンド信号ｕ２、ｕ４、ｕ６…は、図６（ｂ）に示すような周波数特性を持つ。

図６（ａ）に示すように、個別ベースバンド信号ｕ1の中心周波数ｆb1は０Ｈzとなり、個別ベースバンド信号ｕ1の最大周波数は、周波数間隔ｆ_int／２以下となる。従って、Ａ／ＤコンバータＥ１のサンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intの２倍に設定することにより、個別ベースバンド信号ｕ1の最大周波数の４倍以上のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定したことになり、結果として２倍のオーバーサンプリングを行うことになる。また、Ａ／ＤコンバータＥ３、Ｅ５…についても、第１実施形態で説明したように、Ａ／ＤコンバータＥ１と同様のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定することができ、２倍のオーバーサンプリングを行うことが可能である。

一方、図６（ｂ）に示すように、個別ベースバンド信号ｕ２の中心周波数ｆb２’は０Ｈzとなり、個別ベースバンド信号ｕ２の最大周波数は、周波数間隔ｆ_int／２以下となる。従って、Ａ／ＤコンバータＥ２のサンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intの２倍に設定することにより、個別ベースバンド信号ｕ２の最大周波数の４倍以上のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定したことになり、結果として２倍のオーバーサンプリングを行うことになる。また、Ａ／ＤコンバータＥ４、Ｅ６…についても、第１実施形態で説明したように、Ａ／ＤコンバータＥ２と同様のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定することができ、２倍のオーバーサンプリングを行うことが可能である。

以上のように、本第２実施形態によれば、周波数多重信号Ｆを２系統で周波数変換し、一方の系統で奇数番目の個別ベースバンド信号の弁別を行い、他方の系統で偶数番目の個別ベースバンド信号の弁別を行うことで、２倍の周波数間隔（２ｆ_int）を有する個別ベースバンド信号を生成している。これにより、各個別ベースバンド信号の最大周波数は、周波数間隔ｆ_int／２以下であるので、各Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intの２倍に設定することにより、各個別ベースバンド信号の最大周波数の４倍以上のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定したことになり、結果として２倍のオーバーサンプリングを行うことが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。

（１）上記第１及び第２実施形態では、周波数多重信号Ｆをベースバンド信号にまで周波数変換したが、これに限らず、中間周波信号に周波数数変換しても良い。ただし、この場合、サンプリング定理を満足するように周波数変換する必要がある。すなわち、周波数変換後の個別ベースバンド信号の最大周波数が周波数間隔ｆ_inｔの１／２以下になるようにしなければならない。この場合も、もちろん、個別ベースバンド信号の中心周波数は、サンプリング周波数ｆ_ｓの自然数倍であることが必須条件である。

（２）上記第２実施形態では、２倍のオーバーサンプリングを行う場合について説明したが、２倍に限らず、２倍以上のオーバーサンプリングについても同様に行うことができる。例えば、３倍のオーバーサンプリングを行いたい場合は、ミキサとローカル信号発生器とで構成される周波数変換手段を３系統用意し、系統１では個別ベースバンド信号ｕ１、ｕ４、ｕ７…の弁別を行い、系統２では個別ベースバンド信号ｕ２、ｕ５、ｕ８…の弁別を行い、系統３では個別ベースバンド信号ｕ３、ｕ６、ｕ９…の弁別を行うことで、各系統の周波数間隔は、ｆ_intの３倍となる。従って、各Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intの３倍に設定することにより、各個別ベースバンド信号の最大周波数の６倍以上のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定したことになり、結果として３倍のオーバーサンプリングを行うことが可能である。

また、例えば４倍のオーバーサンプリングを行いたい場合は、ミキサとローカル信号発生器とで構成される周波数変換手段を４系統用意し、系統１では個別ベースバンド信号ｕ１、ｕ５、ｕ９…の弁別を行い、系統２では個別ベースバンド信号ｕ２、ｕ６、ｕ１０…の弁別を行い、系統３では個別ベースバンド信号ｕ３、ｕ７、ｕ１１…の弁別を行い、また、系統４では個別ベースバンド信号ｕ４、ｕ８、ｕ１２…の弁別を行うことで、各系統の周波数間隔は、ｆ_intの４倍となる。従って、各Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数ｆ_ｓを周波数間隔ｆ_intの４倍に設定することにより、各個別ベースバンド信号の最大周波数の８倍以上のサンプリング周波数ｆ_ｓを設定したことになり、結果として４倍のオーバーサンプリングを行うことが可能である。

（３）上記第１及び第２実施形態では、無線通信システムにおける受信装置として説明したが、これに限らず、有線通信システムの受信装置にも適用可能である。

本発明の第１実施形態における受信装置の構成ブロック図である。本発明の第１実施形態における個別ベースバンド信号ｕ１〜ｕnの周波数特性図である。本発明の第１実施形態において、個別回線信号ｋ２を間引いた場合の周波数多重信号Ｆの構成説明図である。周波数多重信号Ｆに含まれる個別回線信号ｋ２を間引いた場合の受信装置の構成ブロック図である。本発明の第２実施形態における受信装置の構成ブロック図である。本発明の第２実施形態における２倍オーバーサンプリングの原理説明図である。周波数多重信号Ｆの構成説明図である。従来の受信装置の第１構成例である。従来の受信装置の第２構成例である。

符号の説明

Ａ…アンテナ、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２…ミキサ、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２…ローカル信号発生器、Ｄ１〜Ｄn…バンドパスフィルタ、Ｅ１〜Ｅn…Ａ／Ｄコンバータ、Ｇ…デジタル信号処理部、Ｆ…周波数多重信号

Claims

所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信する装置であって、
前記周波数多重信号を受信する受信手段と、
前記個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する周波数変換手段と、
前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する濾波手段と、
前記周波数間隔に相当するサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングする複数のＡ／Ｄ変換手段と、
該各Ａ／Ｄ変換手段の出力信号に所定の受信処理を施す信号処理手段と、
を具備することを特徴とする受信装置。
前記周波数変換手段は、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信する装置であって、
前記周波数多重信号を受信する受信手段と、
前記周波数多重信号から前記個別回線信号を（Ｐ−１）個（Ｐは２以上の整数）おきに抽出してなるＰ個のグループに対応してＰ個並列に設けられ、前記各グループの内、所定の個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する周波数変換手段と、
前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する濾波手段と、
前記周波数間隔のＰ倍に相当するＰ倍オーバーサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングする複数のＡ／Ｄ変換手段と、
該各Ａ／Ｄ変換手段の出力信号に所定の受信処理を施す信号処理手段と、
を具備することを特徴とする受信装置。
前記周波数変換手段は、前記各グループの内、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする請求項３記載の受信装置。
所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信して信号処理を行う受信信号処理方法であって、
前記周波数多重信号を受信する第１ステップと、
所定の個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する第２ステップと、
前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する第３ステップと、
前記周波数間隔に相当するサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングしてＡ／Ｄ変換を行う第４ステップと、
前記各Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に所定の受信処理を施す第５ステップと
を有することを特徴とする受信信号処理方法。
前記第２ステップでは、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする請求項５記載の受信信号処理方法。
所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を受信して信号処理を行う受信信号処理方法であって、
前記周波数多重信号を受信する第１ステップと、
前記周波数多重信号から前記個別回線信号を（Ｐ−１）個（Ｐは２以上の整数）おきに抽出してなるＰ個のグループに対応してＰ個並列に設けられ、前記各グループの内、所定の個別回線信号が、前記周波数間隔の自然数倍の中心周波数を有する低周波信号、あるいは当該中心周波数より大きく且つサンプリング定理を満足するような中心周波数を有する低周波信号となるように前記周波数多重信号を周波数変換する第２ステップと、
前記低周波信号から個別回線信号に対応する個別低周波信号を個別受信信号として選択的に弁別する第３ステップと、
前記周波数間隔のＰ倍に相当するＰ倍オーバーサンプリング周波数で前記個別低周波信号を各々サンプリングしてＡ／Ｄ変換を行う第４ステップと、
前記各Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に所定の受信処理を施す第５ステップと
を有することを特徴とする受信信号処理方法。
前記第２ステップでは、前記各グループの内、最も低い周波数の個別回線信号がベースバンド信号あるいはサンプリング定理を満足する中間周波信号となるように前記周波数多重信号を低周波信号に周波数変換することを特徴とする請求項７記載の受信信号処理方法。
所定の帯域幅を有する個別回線信号が前記帯域幅以上の一定の周波数間隔で連続あるいは不連続に配置された周波数多重信号を送信する送信装置と、
請求項１ないし４いずれかに記載の受信装置と
を具備することを特徴とする通信システム。