JP2007312274A

JP2007312274A - 受信機

Info

Publication number: JP2007312274A
Application number: JP2006141243A
Authority: JP
Inventors: Naho Hamada; 奈穂浜田; Kenichi Horiguchi; 健一堀口; Kenichi Tajima; 賢一田島; Ryoji Hayashi; 亮司林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】利用効率の低い周波数を検出し、その周波数を使用することによって効率的に通信を行うことができる受信機を得る。
【解決手段】複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、復調経路において干渉波が含まれる受信信号から干渉波のレベル及び周波数情報を検出する干渉波検出部８と、前記干渉波検出部８により検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて前記復調経路の回路特性を制御するとともに、検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部９とを設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、利用効率の低い周波数を検出し、その周波数を使用することによって効率的に通信を行う受信機に関するものである。

現在、多種多様の無線通信システムが提案されている。そのような無線通信システムを一つの無線装置で利用することを目的に、複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモードの無線装置が開発されている。通常、マルチバンド、マルチモード無線装置には使用する周波数またはシステム毎にハードウェア回路がそれぞれ備えられており、それらを切り替えて通信を行う。その場合、面積の増加やコスト上昇といった問題があり、無線装置のマルチバンド、マルチモード化にはソフトウェア無線技術を用いる必要がある。

ソフトウェア無線技術とは、高周波増幅器、周波数変換器、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器及びディジタル信号処理器などのハードウェア回路を共通とし、フィルタ、変復調部などの処理機能をプログラマブル化することであり、ソフトウェアの書き換えによって変調方式、送受信周波数、帯域幅、伝送速度などシステム固有の無線仕様を必要に応じて変更することを可能とするものである。

理想的なソフトウェア無線の受信機は、アンテナに直結するＡＤ変換器とディジタル信号処理部の組み合わせである。しかし、このような構成では高レベルの干渉波がアンテナ端より入力した場合、ＡＤ変換器の入力信号が飽和し希望信号を正確に再生することができない。そのため、受信機にはＡＤ変換器の前段に干渉波を減衰するための受信フィルタが必要となる。図１９に、一般的な従来の受信機の構成を示す。図１９において、この従来の受信機は、信号を受信するためのアンテナ９０１と、アンテナ９０１の出力信号を増幅するための低雑音電力増幅器９０３と、局部発振器９１０と、ミキサ回路９１１と、Anti-Aliasingフィルタ９１２と、Anti-Aliasingフィルタ９１２の出力信号をアナログディジタル変換するためのＡＤ変換器９０６と、ＡＤ変換器９０６の出力信号に対して復調処理を行うための復調部９０７とが設けられている。

ソフトウェア無線では希望信号の帯域がシステム毎に変化し、それに応じてＡＤ変換器及びディジタル処理の標本化周波数が変わる。また、システム毎に干渉が位置する周波数も異なる。上記の受信フィルタの特性が可変でない場合は決められた周波数の妨害波しか減衰できない。その場合、ＡＤ変換器の出力で希望信号チャネルに高レベルの干渉波が折り返さないためにＡＤ変換器の標本化周波数を非常に大きくしなくてはならない。しかし、これは現段階では現実的ではない。そのため、受信フィルタの特性を可変とし折返し信号を効果的に抑制することで、ＡＤ変換器の標本化周波数への要求を緩和しなければならない。したがって、ソフトウェア無線の受信機においては受信フィルタの特性可変化が必須となる。

一方、多種多様の無線通信システムが提案されることにより、電波資源不足の問題が生じている。現在、無線通信システムにはシステム毎に個別の周波数帯が割り当てられている。その利用効率は場所、時間帯、システムによって大きく異なり、一方では利用効率が低い状況が存在するに対し、他方では利用効率が高い状況も存在する。利用効率が高い状況において通信を行う場合は、所望の通信性能を満たした通信を行うことができない場合がある。そのため、周波数割り当ての大幅な再配分が不可欠となっている。しかしながら、無線通信システムの利用周波数帯のニーズは一部の周波数帯に集中する傾向があり、周波数割り当ての大幅な再配分が行われたとしても、再び同様の問題が生じる可能性がある。その解決案として、電波の隙間の利用を徹底し、利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線が提案されている。

このコグニティブ無線とは、通信認知技術とも呼ばれ、場所、周波数、時間毎の利用効率を踏まえ動的に利用周波数を割り振ることにより、誰でもいつでもどんな場所でも所望の通信速度で通信を行える環境を構築しようとするものである。コグニティブ無線の実現のためには、ソフトウェア無線技術を利用し、無線装置が自動的に周囲の電波利用環境を認識する必要がある。その際、認識した環境下で効率的に、かつ良好に通信をすることが可能な使用周波数やシステムを決定し、決定した周波数やシステムで通信を行うことができるように無線装置の回路を切り替える。そのため、電波利用環境を認識するためには、無線装置において使用周波数周辺の干渉波の検出が必須となる。

複数の無線通信システムを受信できる別の従来の受信機について図２０を参照しながら説明する（例えば、特許文献１参照）。図２０は、複数の無線通信システムを受信できる別の従来の受信機の構成を示すブロック図である。

図２０において、別の従来の受信機は、信号を受信するためのアンテナ９０１と、アンテナ９０１の出力信号に対してフィルタリングを行うＲＦフィルタ９０２と、ＲＦフィルタ９０２の出力信号を増幅するための低雑音電力増幅器９０３と、低雑音電力増幅器９０３の出力信号に対して周波数変換を行う周波数変換部９０４と、周波数変換部９０４の出力信号をフィルタリングするための可変フィルタ部９０５と、可変フィルタ部９０５の出力信号をアナログディジタル変換するためのＡＤ変換器９０６と、ＡＤ変換器９０６の出力信号に対して復調処理を行うための復調部９０７と、復調部９０７の処理過程の信号データに対して電力検出を行うための電力検出部９０８と、電力検出部９０８による検出電力に基づいて可変フィルタ部９０５を制御するための制御部９０９とが設けられている。

次に、別の従来の受信機の動作について説明する。アンテナ９０１より受信された干渉波は、ＲＦフィルタ９０２によってフィルタリングされ、低雑音電力増幅器９０３に入力する。低雑音電力増幅器９０３によって増幅された干渉波は、周波数変換部９０４で周波数変換され、可変フィルタ部９０５に入力される。可変フィルタ部９０５に入力された干渉波は、可変フィルタ部９０５によってフィルタリングされ、ＡＤ変換器９０６に入力する。ＡＤ変換器９０６でアナログディジタル変換された干渉波は、復調部９０７に入力する。復調部９０７では、復調部９０７内のディジタルフィルタでチャネル選択処理などが施されるが、このディジタルフィルタの入力または出力の信号レベルを電力検出部９０８で検出する。制御部９０９では、電力検出部９０８によって検出された信号レベルに基づいて可変フィルタ部９０５のカットオフ周波数、次数、雑音特性など可変フィルタ部９０５の回路パラメータのうち少なくとも１つを決定し、可変フィルタ部９０５を制御する。干渉信号レベルが小さい場合は、次数を小さくするなどして可変フィルタ部９０５を制御し、干渉信号レベルが大きい場合は、次数を大きくするなどして可変フィルタ部９０５を制御する。一般的に、マルチバンド、マルチモード対応の受信機は、受信状態が悪い場合を想定した動作を前提として設計される。そのため、干渉信号レベルに適応してフィルタ特性を変更することによって、消費電力を抑えることが可能となる。

特開２００１−１６１２１号公報 Jiren Yuan, "A charge sampling mixer with embedded filter function for wireless applications", Microwave and Millimeter Wave Technology, 2000, 2nd International Conference on. ICMMT 2000 14-16 Sept. 2000 Page(s):315 - 318

しかしながら、上述した別の従来の受信機では、ある周波数範囲に存在する全体の干渉波のレベルは検出できるが、干渉波の周波数情報は検出することができない。コグニティブ無線を前提とした場合は電波環境の利用効率を把握するために、検出する干渉波の周波数情報の取得は必須である。そのため、上述した別の従来の受信機ではコグニティブ無線に対応させることが困難であるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、利用効率の低い周波数を検出し、その周波数を使用することによって効率的に通信を行うことができる受信機を得るものである。

この発明に係る受信機は、複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、復調経路において干渉波が含まれる受信信号から干渉波のレベル及び周波数情報を検出する干渉波検出部と、前記干渉波検出部により検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて前記復調経路の回路特性を制御するとともに、検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部とを設けたものである。

この発明に係る受信機は、利用効率の低い周波数を検出し、その周波数を使用することによって効率的に通信を行うことができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る受信機について図１から図１２までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る受信機の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この発明の実施の形態１に係る受信機は、複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、受信信号を受信するためのアンテナ１と、アンテナ１の出力信号に対してフィルタリングを行うＲＦフィルタ２と、ＲＦフィルタ２の出力信号を電力増幅するための低雑音電力増幅器３と、低雑音電力増幅器３の出力信号に対して周波数変換を行う周波数変換部４と、周波数変換部４の出力信号をフィルタリングするため可変フィルタ部５と、可変フィルタ部５の出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換するＡＤ変換器６と、ＡＤ変換器６の出力信号に対して復調処理を行う復調部７と、復調部７の処理過程のデータを用いて干渉波のレベルと周波数情報を検出する干渉波検出部８と、干渉波検出部８の検出情報に基づいて周波数変換部４と可変フィルタ部５のうち少なくとも１つを制御する制御部９とが設けられている。

つぎに、この実施の形態１に係る受信機の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る受信機の動作開始から送信側との通信開始までの動作を示すフローチャートである。また、図５は、この発明の実施の形態１に係る受信機の干渉波検出に関する動作を示すフローチャートである。

受信機は、送信側と通信を行う前にまず周辺環境の電波利用状況を把握するために、干渉波の検出を行う。図１において、受信信号は、アンテナ１によって受信され、ＲＦフィルタ２によりフィルタリングされる。ＲＦフィルタ２によってフィルタリングされた信号は、低雑音電力増幅器３によって増幅され、周波数変換部４に入力され周波数変換される。このとき、周波数変換部４における変換周波数は、制御部９によって初期設定に制御をされている（ステップ１０１）。周波数変換部４によってＩＦ信号またはベースバンド信号に変換された信号は、可変フィルタ部５に入力する。このとき、可変フィルタ部５は、フィルタ特性を変化させる回路パラメータを制御部９により初期設定に制御されている（ステップ１０１）。可変フィルタ部５によってフィルタリングされた信号は、ＡＤ変換器６に入力しアナログ信号からディジタル信号に変換される。ディジタル信号に変換された信号は、復調部７に入力し復調処理が施される。

復調処理ではディジタルフィルタによるチャネル選択処理、検波処理、変調波復調処理などが行われるが、ディジタルフィルタの入力信号または出力信号など復調部７の処理過程の信号を用いて、干渉波検出部８は、干渉波のレベルと周波数情報を検出する（ステップ１０２）。制御部９は、検出された干渉波レベルと周波数情報に基づき利用効率の低い周波数を判断し、その周波数を使用して送信側と通信を行う。このとき、制御部９は、使用周波数において回避できない干渉波を十分に減衰するために可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数のうち少なくとも１つを決定し、可変フィルタ部５、周波数変換部４を制御する（ステップ１０３〜１０４）。

送信側との通信を開始した受信機において、アンテナ１によって送信側から受信された受信信号は、ＲＦフィルタ２によりフィルタリングされ、低雑音電力増幅器３で電力増幅される。低雑音電力増幅器３の出力信号は、周波数変換部４で周波数変換され、可変フィルタ部５に入力される。このとき、使用している周波数において回避できない干渉波を十分に減衰するように、周波数変換部４と可変フィルタ部５は、制御部９によって制御されている。可変フィルタ部５によってフィルタリングされた信号は、ＡＤ変換器６に入力しディジタル信号に変換され、復調部７によって復調処理が施される。

次に、この実施の形態１に係る受信機における干渉波検出に関わる動作について詳細に説明する。干渉波検出部８では、復調部７の処理過程の時間信号データに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施し周波数信号データに変換する（ステップ１５１）。ここで、ＡＤ変換器６のサンプリング周波数をｆａｄｃ［Ｈｚ］とすると、ＦＦＴ処理がされた周波数信号データはｆａｄｃ／２［Ｈｚ］の範囲に折り返されたデータである。そのため、検出された干渉波の周波数情報は一意的に決定されるのではなく、複数の周波数情報予測値となる。図３にそのときの一例を示す。

図３は、この発明の実施の形態１に係る受信機において検出された干渉波及び予測干渉波を示す図である。図３において、検出された干渉波８１と、周波数情報予測値における予測干渉波８２〜８５を示す。

制御部９は、この周波数情報予測値に基づいて可変フィルタ部５の特性を決定する回路パラメータ及び周波数変換部４の変換周波数を決定し、再制御する（ステップ１５２〜１５３）。そうして、上記と同様に再度干渉波の検出を行う。干渉波検出部８は、制御部９による再制御前後での検出された干渉波のレベルを比較する（ステップ１５４）。可変フィルタ部５の周波数特性及び周波数変換部４の変換周波数は既知の情報であるため、各周波数情報予測値における妨害波の減衰量も既知である。そのため、再制御前後の干渉波レベルを比較することによって、複数存在する周波数情報予測値の中から一意的に周波数情報を決定することが可能となる（ステップ１５５）。図４にそのときの一例を示す。

図４は、この発明の実施の形態１に係る受信機において再制御後に検出された干渉波及び予測干渉波を示す図である。図４において、再制御後に検出された干渉波８１Ａと、再制御前の周波数情報予測値における予測干渉波８２Ａ〜８５Ａと、再制御後の可変フィルタ部５の周波数特性８６を示す。

図３及び図４より、再制御前後において検出された干渉波に対して、再制御後の可変フィルタ部５の周波数特性８６に応じて減衰しているのは、予測干渉波８４Ａであるとわかる。このように干渉波のレベルと周波数情報を検出することが可能となる。

以上のように、復調部７の処理過程の受信信号を用いて干渉波のレベルと周波数情報を検出することによって、周波数効率のよい通信が可能となる。その上で、検出情報に基づいて可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数を制御することによって、使用周波数において回避できない干渉波を十分に減衰し、良好な状態で通信することが可能となる。

可変フィルタ部５をサンプリングフィルタとすることによって、広帯域に渡り可変フィルタ部５の特性を変更することが可能となる。

ここで、サンプリングフィルタについて説明する。サンプリングフィルタは、スイッチトキャパシタ技術を用いた特性可変のフィルタである。サンプリングフィルタでは、コンデンサの両側に配置されたスイッチを周期的に開閉することによってキャパシタが充放電され、電荷の移動が起こりパルス状の電流が流れる。電流の量は、キャパシタの容量とスイッチング時間という２つのパラメータによって決定され、これにより電流が制御可能となる。電流が制御可能であるということは、抵抗が制御可能であるということと等価である。つまり、フィルタの特性が可変であるということである。すなわち、スイッチトキャパシタ技術を用いてフィルタを構築した場合、キャパシタの容量またはスイッチングの時間を変更することによってフィルタの周波数応答を広帯域に渡り変えることができる。

サンプリングフィルタの一例について図面を参照して説明する。このサンプリングフィルタは、非特許文献１に示されたものが知られている。

図６は、非特許文献１記載のサンプリングフィルタの回路構成を示す図である。図６において、このサンプリングフィルタは、信号が入力するための入力端子５０１と、入力端子５０１より入力された電圧信号を電流信号へ変換するための電圧電流変換部５０２と、電圧電流変換部５０２に対して出力側へ接続切り替えを行うためのスイッチ５０３と、スイッチ５０３がオン状態の場合に流れた電流に応じて電荷を充電するためのキャパシタ５０４と、キャパシタ５０４に電荷が充電されることによって生じる電位差をスイッチングすることによって離散信号として出力するためのスイッチ５０５と、信号を出力するための出力端子５０６と、キャパシタ５０４に充電された電荷を放電するためのスイッチ５０７とが設けられている。

次に、このサンプリングフィルタの動作について説明する。入力端子５０１より入力された連続時間の電圧信号は、電圧電流変換部５０２において電流信号に変換されスイッチ５０３に入力する。スイッチ５０３、スイッチ５０５、スイッチ５０７のオン状態とオフ状態の遷移に関して図７を用いて説明する。

図７は、図６のサンプリングフィルタの動作を説明するための図である。スイッチ５０３がオン状態の場合、スイッチ５０５及びスイッチ５０７はオフ状態である。このとき、電圧電流変換部５０２の出力電流によってキャパシタ５０４に電荷が充電される。スイッチ５０３がオン状態、スイッチ５０５及びスイッチ５０７がオフ状態の時間Ｔｒの間、この状態は維持される。続いて、スイッチ５０３がオフ状態に切り替わり、スイッチ５０５がオン状態に切り替わる。このとき、キャパシタ５０４に充電されることによって生じた電位差の電圧信号が出力端子５０６に読み出される。最後に、スイッチ５０５がオフ状態に切り替わり、スイッチ５０７がオン状態に切り替わることによって、キャパシタ５０４に充電されている電荷が放電され次の入力に備える。これらの動作が周期的に行われる。

上述したサンプリングフィルタにおけるインパルス応答は、図８に示すように、時間Ｔｒの矩形波であるため、周波数応答は、図９に示すように、振幅が周波数１／Ｔｒ毎に急峻な減衰のヌル点をもつｓｉｎｃの形状である。図８は、サンプリングフィルタのインパルス応答を示す図である。また、図９は、サンプリングフィルタの周波数応答を示す図である。

上述したサンプリングフィルタは、重みが一定の有限インパルスレスポンスフィルタのフィルタリングを行うフィルタであり、スイッチ５０３のスイッチング時間に伴ってフィルタの周波数応答の可変化が可能なフィルタである。このように、連続時間信号を入力し有限インパルスレスポンスフィルタのフィルタリングを行うフィルタは、一般的に連続時間有限インパルスレスポンスフィルタ（連続時間ＦＩＲフィルタ）と呼ばれている。

可変フィルタ部５に上記の連続時間ＦＩＲフィルタを用いた場合において、受信機の干渉波検出後の可変フィルタ部５と周波数変換部４の制御動作について説明する。制御部９は、利用効率の低い周波数で送信側と通信を行うために使用する周波数を決定する。また、制御部９は、可変フィルタ部５である連続時間ＦＩＲフィルタと周波数変換部４を制御し、使用周波数において回避できない干渉波の影響を十分に小さくする。

ここで、図面を用いて説明する。図１０は、この発明の実施の形態１に係る受信機の周波数変換部の出力における所望波と干渉波を示す図である。図１０において、所望波４１と、干渉波４２を示す。

制御部９は、検出した干渉波４２のレベルと周波数情報に基づいて可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４の変換周波数を決定する。前述のとおり、サンプリングフィルタの回路パラメータにはスイッチング時間つまりサンプリング周波数やキャパシタの容量値などがある。

可変フィルタ部５の回路パラメータであるサンプリング周波数を制御した場合について説明する。可変フィルタ部５が図６の連続時間ＦＩＲフィルタの場合、可変フィルタ部５の周波数特性は、周波数１／Ｔｒ毎にヌル点をもつ。周波数１／Ｔｒが可変フィルタ部５のサンプリング周波数に相当する。ここで、図９のフィルタ特性において周波数１／Ｔｒの位置で干渉波を減衰させる場合、検出した干渉波の周波数と周波数１／Ｔｒが同じになるように、制御部９は、可変フィルタ部５のサンプリング周波数を制御する。

図１１は、この発明の実施の形態１に係る受信機の可変フィルタ部（＝連続時間ＦＩＲフィルタ）の通過前後の所望波と干渉波を示す図である。図１１において、可変フィルタ部５の通過前の所望波５１、干渉波５２を（ａ）に示すとともに、可変フィルタ部５の通過後の所望波５３、干渉波５４を（ｂ）に示す。なお、可変フィルタ部５の周波数特性５５を（ａ）に示す。このように、制御部９が可変フィルタ部５のサンプリング周波数を決定し、制御することによって、使用周波数において回避不可能であった干渉波の影響を十分に小さくすることが可能となる。

サンプリングフィルタに用いられるサンプリングクロックは、ある基準クロックの整数倍で動作する。そのため、干渉波の周波数によっては、可変フィルタ部５のフィルタ特性を干渉波に対してうまく調節できずに、所望の減衰量を得ることができない場合がある。このようにサンプリング周波数をうまく調節できない場合は、周波数変換部４における変換周波数を制御し、周波数変換後の所望波および干渉波の周波数を調節することによって、干渉波に対してフィルタ特性を調節することが可能である。

図１２は、この発明の実施の形態１に係る受信機の可変フィルタ部（サンプリング周波数をうまく調節できない場合に周波数変換部における変換周波数を制御した場合）の通過前後の所望波と干渉波を示す図である。図１２において、可変フィルタ部５の通過前の所望波５１Ａ、干渉波５２Ａを（ａ）に示すとともに、可変フィルタ部５の通過後の所望波５３Ａ、干渉波５４Ａを（ｂ）に示す。なお、可変フィルタ部５のフィルタ特性５５Ａを（ａ）に示す。

このように、可変フィルタ部５に上記の連続時間ＦＩＲフィルタを用いても、十分に干渉波を減衰させることは可能であり、広帯域に特性を変更することが可能なサンプリングフィルタを用いることによって、広帯域でのマルチバンド、マルチモードの通信を可能とする。

また、フェージング状況下では、干渉波検出部８における検出処理を時間平均化することによって、上記と同様に干渉波の検出を行うことが可能である。なお、干渉波検出部８は、ＡＤ変換器６の出力信号を用いて干渉波のレベルと周波数情報を検出してもよい。

この実施の形態１に係る受信機によれば、受信信号より干渉波のレベルと周波数情報を検出し、検出した情報に基づいて使用周波数を決定する。また、上記検出した情報に基づいて可変フィルタ部５と周波数変換部４のうち少なくともどちらか一つを制御することによって回避できない干渉波を減衰する。これにより、効率的でかつ良好な通信を可能とする。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る受信機について図１３から図１６までを参照しながら説明する。図１３は、この発明の実施の形態２に係る受信機の構成を示すブロック図である。

図１３において、この発明の実施の形態２に係る受信機は、複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、受信信号を受信するためのアンテナ１と、アンテナ１の出力信号に対してフィルタリングを行うＲＦフィルタ２と、ＲＦフィルタ２の出力信号を電力増幅するための低雑音電力増幅器３と、低雑音電力増幅器３の出力信号に対して周波数変換を行う周波数変換部４と、周波数変換部４の出力信号をフィルタリングするための可変フィルタ部５と、可変フィルタ部５の出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換するＡＤ変換器６と、ＡＤ変換器６の出力信号に対して復調処理を行う復調部７と、可変フィルタ部５の出力信号を用いて干渉波のレベルを検出する電力検出部１０と、電力検出部１０の検出情報に基づいて干渉波の周波数情報を決定し、周波数変換部４と可変フィルタ部５のうち少なくとも１つを制御する制御部９とが設けられている。

つぎに、この実施の形態２に係る受信機の動作について図面を参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態２に係る受信機の可変フィルタ部のカットオフ周波数と検波電力の関係を示す図である。また、図１５は、この発明の実施の形態２に係る受信機の電力検出部の干渉波検出に関する動作を示すフローチャートである。さらに、図１６は、この発明の実施の形態２に係る受信機の可変フィルタ部のサンプリング周波数と検波電力の関係を示す図である。

受信機は、送信側と通信を行う前にまず周辺環境の電波利用状況を把握するために、干渉波の検出を行う。図１３において、受信信号はアンテナ１によって受信され、ＲＦフィルタでフィルタリングされる。ＲＦフィルタ２によってフィルタリングされた信号は、低雑音電力増幅器３によって増幅され、周波数変換部４に入力され、周波数変換される。このとき、周波数変換部４における変換周波数を制御部９によって初期設定に制御をされている。周波数変換部４によってＩＦ信号またはベースバンド信号に変換された信号は、可変フィルタ部５に入力する。このとき、可変フィルタ部５は、制御部９によって回路パラメータを初期設定に制御をされている。

可変フィルタ部５によってフィルタリングされた信号は、電力検出部１０において干渉波のレベルを検出する。制御部９は、可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数のうち少なくとも１つを変更し、再度干渉波のレベルを検出する。このように、可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数を変化させながら電力検出を行うことによって、干渉波の周波数情報を検出する。制御部９は、検出された干渉波レベルと周波数情報に基づき、利用効率の低い周波数を判断し、その周波数を使用して送信側と通信を行う。このとき、制御部９は、使用周波数において回避できない干渉波を十分に減衰するために、可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数を決定し、制御する。

送信側との通信を開始した受信機において、アンテナ１によって送信側から受信された受信信号は、ＲＦフィルタ２でフィルタリングされ、低雑音電力増幅器３で電力増幅される。低雑音電力増幅器３の出力信号は、周波数変換部４で周波数変換され、可変フィルタ部５に入力される。このとき、使用している周波数において回避できない干渉波を十分に減衰するように、周波数変換部４と可変フィルタ部５は、制御部９によって制御されている。可変フィルタ部５によってフィルタリングされた信号は、ＡＤ変換部６に入力しディジタル信号に変換され、復調部７によって復調処理が施される。

次に、この実施の形態２における干渉波の検出について詳細に説明する。可変フィルタ部５の出力信号を用いて、電力検出部１０は、干渉波のレベルの検出を行う（ステップ２０１）。制御部９は、可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数を変化させながら、電力検出部１０は、干渉波のレベルの検出を行う（ステップ２０２〜２０５）。これを繰り返すことによって、可変フィルタ部５の回路パラメータまたは周波数変換部４における変換周波数と検波電力の関係が示される。

制御部９にとって可変フィルタ部５の特性および周波数変換部４における変換周波数は既知の情報である。そのため、図１４の検波電力の変動特性によって干渉波のレベルと周波数情報を予測することは可能である。

以上ように、可変フィルタ部５と周波数変換部４を制御しながら可変フィルタ部５の出力信号を検出することによって、干渉波のレベルと周波数情報を検出することが可能となる。検出情報を用いて比較的利用効率の低い周波数を使用周波数とすることにより。周波数効率のよい通信が可能となる。その上で、検出した情報に基づいて可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数を制御することによって、使用周波数において回避できない干渉波を十分に減衰し、良好な状態で通信することが可能となる。

可変フィルタ部５に上記の連続時間ＦＩＲフィルタを用いた場合の干渉波検出について説明する。可変フィルタ部５の出力信号を用いて、電力検出部１０は、レベルの検出を行う。制御部９は、可変フィルタ部５の回路パラメータであるサンプリング周波数と周波数変換部４における変換周波数を変化させながら、電力検出部１０は、レベルの検出を行う。これを繰り返すことによって、可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数と検波電力の関係が示される。

制御部９にとって可変フィルタ部５の周波数特性は既知情報である。そのため、図１６の特性より干渉波のレベルと周波数情報を予測することは可能である。例えば、ここでの可変フィルタ部５である連続時間ＦＩＲフィルタの周波数特性はサンプリング周波数である周波数１／Ｔｒ毎にヌル点をもつため、干渉波の周波数とヌル点が同じとなった場合は、図１６のように、検波電力が減少するため、予めヌル点における減衰量を計算しておくことにより干渉波のレベルと周波数情報を取得することができる。制御部９は、検出された干渉波レベルと周波数情報に基づき利用効率の低い周波数を判断し、その周波数を使用して送信側と通信を行う。このとき、制御部９は、使用する周波数において回避できない干渉波を十分に減衰することが可能となるように、可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４における変換周波数を決定し、制御する。妨害波検出後は、上記の実施の形態１と同様に受信機は動作する。

このように、可変フィルタ部５に上記の連続時間ＦＩＲフィルタを用いても、干渉波のレベルと周波数情報の検出は可能であり、広帯域に特性を変更することが可能なサンプリングフィルタを用いることによって、広帯域でのマルチバンド、マルチモードの通信を可能とする。

また、フェージング状況下では、電力検出部１０における検出レベルを時間平均化することによって上記と同様に干渉波の検出を行うことが可能である。

この実施の形態２に係る受信機によれば、可変フィルタ部５の回路パラメータと周波数変換部４の変換周波数を変更しながら、可変フィルタ部５の出力側の受信信号レベルを検出することによって、その検出レベルの変動より干渉波の周波数に関する情報を取得することを可能とし、干渉波レベルと周波数情報を検出することを可能とする。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る受信機について図１７を参照しながら説明する。図１７は、この発明の実施の形態３に係る受信機の構成を示すブロック図である。

図１７において、この発明の実施の形態３に係る受信機は、複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、受信信号を復調する第１の経路と、干渉波を検出するための第２の経路とが設けられている。

第１の経路と第２の経路の共通部分には、受信信号を受信するためのアンテナ１と、アンテナ１の出力信号に対してフィルタリングを行うＲＦフィルタ２とが設けられている。

第１の経路には、ＲＦフィルタ２の出力信号を電力増幅するための第１の低雑音電力増幅器３Ａと、第１の低雑音電力増幅器３Ａの出力信号に対して周波数変換を行う第１の周波数変換部４Ａと、第１の周波数変換部４Ａの出力信号をフィルタリングするため第１の可変フィルタ部５Ａと、第１の可変フィルタ部５Ａの出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換する第１のＡＤ変換器６Ａと、第１のＡＤ変換器６Ａの出力信号に対して復調処理を行う復調部７とが設けられている。

第２の経路には、ＲＦフィルタ２の出力信号を電力増幅するための第２の低雑音電力増幅器３Ｂと、第２の低雑音電力増幅器３Ｂの出力信号に対して周波数変換を行う第２の周波数変換部４Ｂと、第２の周波数変換部４Ｂの出力信号をフィルタリングするための第２の可変フィルタ部５Ｂと、第２の可変フィルタ部５Ｂの出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換する第２のＡＤ変換器６Ｂと、第２のＡＤ変換器６Ｂの出力信号を用いて干渉波のレベルと周波数情報を検出する干渉波検出部８と、干渉波検出部８の検出情報に基づいて第１の周波数変換部４Ａと第１の可変フィルタ部５Ａのうち少なくとも１つを制御し、第２の周波数変換部４Ｂと第２の可変フィルタ部５Ｂのうち少なくとも１つを制御する制御部９とが設けられている。

この実施の形態３は、上記の実施の形態１に対して、受信信号を復調するための経路と干渉波を検出するための経路を別経路とした構成である。制御部９によって第２の周波数変換部４Ｂや第２の可変フィルタ部５Ｂを制御し、第２のＡＤ変換器６Ｂの出力信号を用いて干渉波検出部８において干渉波のレベルと周波数情報を検出する。検出した情報を用いて使用周波数を決定する。また、検出情報に基づいて第１の可変フィルタ部５Ａの回路パラメータと第１の周波数変換部４Ａにおける変換周波数を制御部９によって制御することによって、使用周波数において回避できない干渉波を十分に減衰する。通信後も干渉波の検出を行い、突発的な干渉波のレベル変動に対しても、使用周波数の変更や第１の可変フィルタ部５Ａの回路パラメータや第１の周波数変換部４Ａにおける変換周波数の変更によって適応的に周波数環境変化に対応する。

以上により、本実施の形態３では、送信側と通信を開始したあとも周波数環境を監視する。それにより、動的に変化する周波数環境に応じて受信機を制御することを可能とし、通信品質を落とすことなく良好な状態で通信を継続することができる。所望波を復調する経路と干渉波を検出する経路を別経路とすることによって、常時、干渉波の検出を行うことを可能とし、動的に変化する電波環境に対して適応的に動作することを可能とする。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る受信機について図１８を参照しながら説明する。図１８は、この発明の実施の形態４に係る受信機の構成を示すブロック図である。

図１８において、この発明の実施の形態４に係る受信機は、複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、受信信号を復調する第１の経路と干渉波を検出するための第２の経路とが設けられている。

第１の経路には、ＲＦフィルタ２の出力信号を電力増幅するための第１の低雑音電力増幅器３Ａと、第１の低雑音電力増幅器３Ａの出力信号に対して周波数変換を行う第１の周波数変換部４Ａと、第１の周波数変換部４Ａの出力信号をフィルタリングするため第１の可変フィルタ部５Ａと、第１の可変フィルタ部５Ａの出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換するＡＤ変換器６と、ＡＤ変換器６の出力信号に対して復調処理を行う復調部７とが設けられている。

第２の経路には、ＲＦフィルタ２の出力信号を電力増幅するための第２の低雑音電力増幅器３Ｂと、第２の低雑音電力増幅器３Ｂの出力信号に対して周波数変換を行う第２の周波数変換部４Ｂと、第２の周波数変換部４Ｂの出力信号をフィルタリングするための第２の可変フィルタ部５Ｂと、第２の可変フィルタ部５Ｂの出力信号を用いて干渉波のレベルを検出する電力検出部１０と、電力検出部１０の検出情報に基づいて干渉波周波数情報を決定し、第１の周波数変換部４Ａと第１の可変フィルタ部５Ａのうち少なくとも１つを制御し、第２の周波数変換部４Ｂと第２の可変フィルタ部５Ｂとのうち少なくとも１つを制御する制御部９とが設けられている。

この実施の形態４は、上記の実施の形態２に対して、受信信号を復調するための経路と干渉波を検出するための経路を別経路とした構成である。第２の可変フィルタ部５Ｂと第２の周波数変換部４Ｂを制御しながら、第２の可変フィルタ部５Ｂの出力信号を検出することによって干渉波レベルと周波数情報を検出する。検出した情報を用いて使用周波数を決定する。また、検出情報に基づいて第１の可変フィルタ部５Ａの回路パラメータと第１の周波数変換部４Ａにおける変換周波数を制御部９によって制御することによって、使用周波数において回避できない干渉波を十分に減衰する。送信側との通信開始後も干渉波の検出を行い、突発的な干渉波のレベル変動に対しても、使用周波数の変更や第１の可変フィルタ部５Ａの回路パラメータや第１の周波数変換部４Ａにおける変換周波数の変更によって適応的に周波数環境変化に対応する。

以上により、本実施の形態４では、送信側と通信を開始したあとも周波数環境を監視する。それにより、動的に変化する周波数環境に応じて受信機を制御することを可能とし、通信品質を落とすことなく良好な状態で通信を継続することができる。所望波を復調する経路と干渉波を検出する経路を別経路とすることによって、常時、干渉波の検出を行うことを可能とし、動的に変化する電波環境に対して適応的に動作することを可能とする。

なお、上記の実施の形態３及び実施の形態４では、第２の経路のフィルタを可変フィルタ部５Ｂとしているが、本フィルタは可変でなくてもよく、固定フィルタでもよい。

また、上記の実施の形態３及び実施の形態４では、第１の経路及び第２の経路それぞれに第１の周波数変換部４Ａと第２の周波数変換部４Ｂを有しているが、これらは第１の経路及び第２の経路で共有化とし、その両方の機能を有している１つの周波数変換部としてもよい。

この発明の実施の形態１に係る受信機の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る受信機の動作開始から送信側との通信開始までの動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１に係る受信機において検出された干渉波及び予測干渉波を示す図である。この発明の実施の形態１に係る受信機において再制御後に検出された干渉波及び予測干渉波を示す図である。この発明の実施の形態１に係る受信機の干渉波検出に関する動作を示すフローチャートである。サンプリングフィルタの回路構成を示す図である。サンプリングフィルタの動作を説明するための図である。サンプリングフィルタのインパルス応答を示す図である。サンプリングフィルタの周波数応答を示す図である。この発明の実施の形態１に係る受信機の周波数変換部の出力における所望波と干渉波を示す図である。この発明の実施の形態１に係る受信機の可変フィルタ部（＝連続時間ＦＩＲフィルタ）の通過前後の所望波と干渉波を示す図である。この発明の実施の形態１に係る受信機の可変フィルタ部（サンプリング周波数をうまく調節できない場合に周波数変換部における変換周波数を制御した場合）の通過前後の所望波と干渉波を示す図である。この発明の実施の形態２に係る受信機の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２に係る受信機の可変フィルタ部のカットオフ周波数と検波電力の関係を示す図である。この発明の実施の形態２に係る受信機の電力検出部の干渉波検出に関する動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２に係る受信機の可変フィルタ部のサンプリング周波数と検波電力の関係を示す図である。この発明の実施の形態３に係る受信機の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態４に係る受信機の構成を示すブロック図である。一般的な従来の受信機の構成を示すブロック図である。複数の無線通信システムを受信できる別の従来の受信機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１アンテナ、２ＲＦフィルタ、３、３Ａ、３Ｂ低雑音電力増幅器、４、４Ａ、４Ｂ周波数変換部、５、５Ａ、５Ｂ可変フィルタ部、６、６Ａ、６ＢＡＤ変換器、７復調部、８干渉波検出部、９制御部、１０電力検出部、５０１入力端子、５０２電圧電流変換部、５０３スイッチ、５０４キャパシタ、５０５スイッチ、５０６出力端子、５０７スイッチ。

Claims

複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、
復調経路において干渉波が含まれる受信信号から干渉波のレベル及び周波数情報を検出する干渉波検出部と、
前記干渉波検出部により検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて前記復調経路の回路特性を制御するとともに、検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部と
を備えたことを特徴とする受信機。
前記復調経路は、
受信信号をフィルタリングする可変フィルタ部と、
受信信号に対して復調処理を行う復調部とを有し、
前記干渉波検出部は、前記復調部の処理過程のデータを用いて干渉波のレベル及び周波数情報を検出し、
前記制御部は、前記干渉波検出部により検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて前記可変フィルタ部を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の受信機。
前記復調経路は、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う周波数変換部と、
受信信号に対して復調処理を行う復調部とを有し、
前記干渉波検出部は、前記復調部の処理過程のデータを用いて干渉波のレベル及び周波数情報を検出し、
前記制御部は、前記干渉波検出部により検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて前記周波数変換部を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の受信機。
複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、
復調経路において干渉波が含まれる受信信号から干渉波のレベルを検出する電力検出部と、
前記電力検出部により検出された干渉波のレベルに基づいて干渉波の周波数情報を決定し前記復調経路の回路特性を制御するとともに、検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部と
を備えたことを特徴とする受信機。
前記復調経路は、
受信信号をフィルタリングする可変フィルタ部を有し、
前記電力検出部は、前記可変フィルタ部の出力信号を用いて干渉波のレベルを検出し、
前記制御部は、前記電力検出部により検出された干渉波のレベルに基づいて干渉波の周波数情報を決定し前記可変フィルタ部を制御する
ことを特徴とする請求項４記載の受信機。
前記復調経路は、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う周波数変換部と、
前記周波数変換部の出力信号をフィルタリングする可変フィルタ部とを有し、
前記電力検出部は、前記可変フィルタ部の出力信号を用いて干渉波のレベルを検出し、
前記制御部は、前記電力検出部により検出された干渉波のレベルに基づいて干渉波の周波数情報を決定し前記周波数変換部を制御する
ことを特徴とする請求項４記載の受信機。
複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う周波数変換部と、
前記周波数変換部の出力信号をフィルタリングする可変フィルタ部と、
前記可変フィルタ部の出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器の出力信号に対して復調処理を行う復調部と、
前記復調部の処理過程のデータを用いて干渉波のレベル及び周波数情報を検出する干渉波検出部と、
前記干渉波検出部により検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて前記可変フィルタ部、前記周波数変換部のうちの少なくとも１つを制御するとともに、検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部と
を備えたことを特徴とする受信機。
複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う周波数変換部と、
前記周波数変換部の出力信号をフィルタリングする可変フィルタ部と、
前記可変フィルタ部の出力信号を用いて干渉波のレベルを検出する電力検出部と、
前記電力検出部により検出された干渉波のレベルに基づいて干渉波の周波数情報を決定し前記可変フィルタ部、前記周波数変換部のうちの少なくとも１つを制御するとともに、検出された干渉波のレベルに基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部と
を備えたことを特徴とする受信機。
複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、
受信信号に対して復調処理を行うための第１の経路と、
前記受信信号に対して干渉波を検出するための第２の経路とを備えた受信機であって、
前記第１の経路は、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う第１の周波数変換部と、
前記第１の周波数変換部の出力信号をフィルタリングする第１の可変フィルタ部と、
前記第１の可変フィルタ部の出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換する第１のＡＤ変換器と、
前記第１のＡＤ変換器の出力信号に対して復調処理を行う復調部とを有するとともに、
前記第２の経路は、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う第２の周波数変換部と、
前記第２の周波数変換部の出力信号をフィルタリングする第２の可変フィルタ部と、
前記第２の可変フィルタ部の出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換する第２のＡＤ変換器と、
前記第２のＡＤ変換器の出力信号を用いて干渉波のレベル及び周波数情報を検出する干渉波検出部と、
前記干渉波検出部により検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて前記第１の可変フィルタ部、前記第１の周波数変換部のうちの少なくとも１つを制御するとともに、前記第２の可変フィルタ部、前記第２の周波数変換部のうちの少なくとも１つを制御するとともに、検出された干渉波のレベル及び周波数情報に基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部とを有する
ことを特徴とする受信機。
複数の周波数及び複数のシステムを処理することが可能なマルチバンド、マルチモード、並びに利用効率の低い周波数、時間帯を積極的に利用するコグニティブ無線を採用した受信機であって、
受信信号に対して復調処理を行うための第１の経路と、
前記受信信号に対して干渉波を検出するための第２の経路とを備えた受信機であって、
前記第１の経路は、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う第１の周波数変換部と、
前記第１の周波数変換部の出力信号をフィルタリングする第１の可変フィルタ部と、
前記第１の可変フィルタ部の出力信号をアナログ信号からディジタル信号へと変換するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器の出力信号に対して復調処理を行う復調部とを有するとともに、
前記第２の経路は、
干渉波が含まれる受信信号に対して周波数変換を行う第２の周波数変換部と、
前記第２の周波数変換部の出力信号をフィルタリングする第２の可変フィルタ部と、
前記第２の可変フィルタ部の出力信号を用いて干渉波のレベルを検出する電力検出部と、
前記電力検出部により検出された干渉波のレベルに基づいて干渉波の周波数情報を決定し前記第１の可変フィルタ部、前記第１の周波数変換部のうちの少なくとも１つを制御するとともに、前記第２の可変フィルタ部、前記第２の周波数変換部のうちの少なくとも１つを制御するとともに、検出された干渉波のレベルに基づいて干渉波の影響が少ない周波数を使用周波数として選択する制御部とを有する
ことを特徴とする受信機。
前記可変フィルタ部は、サンプリングフィルタである
ことを特徴とする請求項２又は請求項５から請求項１０までのいずれかに記載の受信機。
前記第２の可変フィルタ部は、固定フィルタである
ことを特徴とする請求項９又は１０記載の受信機。
前記第１及び第２の周波数変換部は、共有化された１つの周波数変換部である
ことを特徴とする請求項９又は１０記載の受信機。