JP2007529148A - 航空通信およびナビゲーション用の無線受信機 - Google Patents

Abstract

周波数帯域にわたって送信された無線信号を受信し、その周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように動作可能なフロントエンド回路を含む、無線受信機が提供される。また、アナログ信号をデジタル信号に変換するように動作可能なアナログ／デジタル変換器と、デジタル信号を処理し、その周波数帯域内の複数のチャネルの少なくとも１つに対応する１つまたは複数の出力信号を同時に生成するように動作可能なデジタル処理システムも含まれる。無線受信機の様々な例示的な実施形態および関連方法が提供される。

Description

本発明は、無線受信機に関し、より詳細には、航空通信およびナビゲーション用に使用されるブロードバンド無線受信機に関する。

航空通信およびナビゲーションは、それらに航空機の操縦および制御に関与する不可欠な情報を提供する無線信号放送に大きく依存している。パイロットは、航空機に搭載された様々なタイプの無線受信機および計器を使用して、航空機を安全に操縦するのに必要なすべての無線信号放送を受信するばかりでなく、地上管制官、航空交通管制官、および他の航空機のパイロットとの通信も行う。例えば、航空機の位置およびコースを決定するために、いくつかの無線受信機を使用して、放送ナビゲーション信号を受信することができる。航空機の着陸を援助するために、その他の無線受信機を使用して、放送グライドスロープ信号を受信することができる。天気および滑走路状態情報を提供する放送をモニタするために、さらに別の無線受信機を使用することができる。

無線信号放送は、様々な変調および符号化方式を使用して、様々な周波数範囲を介して送信されるので、一般に、与えられた放送タイプの個々のチャネル毎に別々の無線受信機が、航空機のコックピットに備えられる。例えば、航空機は、一度に１つの通信チャネルだけを受信するように同調された超短波（ＶＨＦ）通信受信機、一度に１つのナビゲーションチャネルだけを受信するように同調された自動方向探知（ＡＤＦ）受信機、一度に１つのチャネルだけからデータを受信するように同調されたＶＨＦデータリンク（ＶＤＬ）受信機、一度に１つのグライドスロープチャネルだけを受信するように同調されたグライドスロープ受信機、および様々なその他の通信受信機を備えることができる。これらの各無線受信機は、一度に１つのチャネルだけを処理し、データがアナログ／デジタル変換器を使用してデジタル化される場合、１つの情報チャネルだけが、その変換器を用いてデジタル化される。その結果、一度に２以上のチャネルを受信するには、複数の無線受信機（または単一の無線受信機内に複数のアナログＲＦフロントエンド）が必要とされる。

航空機のコックピット内に複数の無線受信機（その各々は１つの情報チャネルに制限される）を備えることに関連して複数の不都合が存在する。例えば、航空機を操縦するのに必要とされる無線受信機（その各々はしばしば別々の筐体またはケースに収容される）は、価値ある機体スペースを占有する。また、非常に多くの無線受信機は、航空機を重たくする。さらに、無線受信機は、数が集まると、航空機から大量の電力を消費する。当業者であれば、その他の不都合については明らかであろう。

本発明は、様々な変調および符号化方式を用いる複数の情報チャネルを含む１つまたは複数の無線周波数帯域を受信し、複数の受信チャネルを単一のアナログ／デジタル変換器を用いてデジタル化し、複数のデジタル化チャネルのうちの１つまたは複数をデジタル的に選択および復号し、かつ複数のデジタル化チャネルのうちの１つまたは複数に対応する１つまたは複数の出力信号を生成するように動作可能な無線受信機に関する。本発明の無線受信機は、複数の従来の航空無線受信機の代わりに使用することができ、そうすることで、航空機を安全に操縦するのに必要とされるすべての無線信号放送をこれまで通り航空機搭乗員が受信することを可能にしながら、機体スペースを解放し、また機重および電源消費を減少させる。

第１の例示的な実施形態においては、本発明の無線受信機は、周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、かつ周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように動作可能な単一のフロントエンド回路を含む。好ましくは、フロントエンド回路は、無線信号を受信するように動作可能なアンテナ回路、受信無線信号を増幅するように動作可能な増幅回路、受信無線信号をフィルタリングするように動作可能なフィルタ回路、および／または受信無線信号を中間周波数帯域に移動するように動作可能な中間周波数混合回路を含む。本発明の無線受信機はまた、フロントエンド回路からアナログ信号を受信し、かつアナログ信号をデジタル信号に変換するように動作可能な単一のアナログ／デジタル変換器も含む。

本発明の無線受信機はさらに、アナログ／デジタル変換器からデジタル信号を受信し、かつ周波数帯域内の１つまたは複数のデジタル化チャネルに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル処理システムを含む。好ましくは、デジタル処理システムは、ソフトウェア設定可能なチャネル選択パラメータ（例えば、チャネル周波数およびチャネル帯域幅）に基づいて、周波数帯域内の１つまたは複数のチャネルを同時に選択するように動作可能なデジタル・ダウンコンバータを含む。好ましくは、デジタル処理システムはまた、ソフトウェア設定可能なチャネル復号パラメータ（例えば、チャネル周波数、チャネル変調方式、チャネル帯域幅、およびチャネル情報形式）に基づいて、選択された１つまたは複数のチャネルから情報を抽出し、かつその情報に対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル信号プロセッサも含む。

第２の例示的な実施形態においては、本発明の無線受信機は、周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、かつ周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように各々が動作可能な複数のフロントエンド回路を含む。本発明の無線受信機はまた、各フロントエンド回路からアナログ信号を受信し、かつアナログ信号の組み合せを単一のデジタル信号に変換するように動作可能な単一のアナログ／デジタル変換器も含む。本発明の無線受信機はさらに、アナログ／デジタル変換器からデジタル信号を受信し、かつ少なくとも１つのフロントエンド回路の周波数帯域内の１つまたは複数のデジタル化チャネルに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル処理システムを含む。

第３の例示的な実施形態においては、本発明の無線受信機は、複数のフロントエンド回路を各々が含む複数のフロントエンド回路グループを含み、各フロントエンド回路は、周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、かつ周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように動作可能である。本発明の無線受信機はまた、フロントエンド回路グループの１つからアナログ信号を受信し、かつアナログ信号をデジタル信号に変換するように各々が動作可能な複数のアナログ／デジタル変換器も含む。本発明の無線受信機はさらに、アナログ／デジタル変換器からデジタル信号を受信し、かつ少なくとも１つのフロントエンド回路の周波数帯域内の１つまたは複数のデジタル化チャネルに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル処理システムを含む。

第４の例示的な実施形態においては、本発明の無線受信機は、周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、かつ周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように各々が動作可能な複数のフロントエンド回路を含む。本発明の無線受信機はまた、フロントエンド回路の１つからアナログ信号を受信し、かつアナログ信号をデジタル信号に変換するように各々が動作可能な複数の対応するアナログ／デジタル変換器も含む。本発明の無線受信機はさらに、アナログ／デジタル変換器からデジタル信号を受信し、かつ少なくとも１つのフロントエンド回路の周波数帯域内の１つまたは複数のデジタル化チャネルに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル処理システムを含む。

本発明は、後で説明する図面と併せて、以下に示す本発明の詳細な説明を読むことによってより良く理解されるであろう。

本発明の様々な例示的な実施形態による無線受信機が、図１〜図４に示されている。本発明は、以下本明細書において、これらの例示的な実施形態を参照しながら詳細に説明されるが、これらの実施形態に示された無線受信機の具体的な構成に限定されるものではないことを理解されたい。当業者であれば、逆に、本発明に従って多種多様な無線受信機が実施され得ることを理解されるであろう。

例示的な各実施形態において、本発明が特に航空業界で使用される無線受信機に適用されることが理解されよう。好ましくは、これらの無線受信機は、様々な航空業界規格に準拠するように設計される。例えば、航空通信受信機は、航空無線技術委員会（ＲＴＣＡ）規格ＤＯ−１８６ａおよびＤＯ−２８１、ならびに欧州民間航空電子装置機関（ＥＵＲＯＣＡＥ）規格ＥＤ−２３ＢおよびＥＤ−９２に準拠するよう求められる。同様に、航空自動方向探知（ＡＤＦ）受信機は、ＲＴＣＡ規格ＤＯ−１７９、およびＥＵＲＯＣＡＥ規格ＥＤ−５１に準拠するよう求められる。準拠すべきその他の規格例には、ＤＯ−１９６（ＶＨＦオムニレンジ）、ＤＯ−１９５（ローカライザ）、およびＤＯ−１９２（グライドスロープ）などがある。したがって、これらの無線受信機の具体的な構成は、必要に応じて、そのような規格に準拠するように適合させることができる。

第１の例示的な実施形態
図１を参照すると、本発明の例示的な第１の実施形態による無線受信機は、（一般にアンテナ回路１２と、増幅回路１４と、フィルタ回路１６と、中間周波数混合回路１８とを含む）フロントエンド回路１０と、アナログ／デジタル変換器２２と、（一般にデジタル・ダウンコンバータ２８と、デジタル信号プロセッサ３０とを含む）デジタル処理システム２６とを含む。以下本明細書でより詳細に説明されるように、フロントエンド回路１０は、周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、その周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号２０を生成する。アナログ／デジタル変換器２２は、アナログ信号２０をデジタル信号２４に変換し、それによって、受信無線信号をデジタル化する。その後、デジタル信号２４は、周波数帯域内のデジタル化チャネルの少なくとも１つに対応する出力信号３４を生成するデジタル処理システム２６によって処理される。

より細かく図１を見ると、アンテナ回路１２は、周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信するように動作可能である。アンテナ回路１２は、放送無線信号を検出するための受信アンテナを含む。受信アンテナは、（３０ｋＨｚから３００ｋＨｚにわたる）低周波数（ＬＦ）帯域全体、（３ＭＨｚから３０ＭＨｚにわたる）高周波（ＨＦ）帯域全体、（３０ＭＨｚから３００ＭＨｚにわたる）超短波（ＶＨＦ）帯域全体、（３００ＭＨｚから３０００ＭＨｚにわたる）極超短波（ＵＨＦ）帯域全体、および／または（５００ＭＨｚから１５００ＭＨｚにわたる）Ｌ帯全体など、広い周波数帯域の無線信号を検出するように構成されることができる。代替として、受信アンテナは、（１１８ＭＨｚから１３７ＭＨｚにわたる）航空通信帯域、（１０８ＭＨｚから１１８ＭＨｚにわたる）航空機ナビゲーション帯域、（１９０ｋＨｚから２．３ＭＨｚにわたる）航空機自動方向探査帯域、（３２８．６ＭＨｚから３３５．４ＭＨｚにわたる）グライドスロープ帯域、および／または（９６０ＭＨｚから１２１５ＭＨｚにわたる）航空ナビゲーション帯域など、特定の範囲の無線信号だけを検出するように構成されることができる。大部分のアンテナ回路に典型的なように、アンテナ回路１２は、受信無線信号の周波数範囲を特定の周波数範囲に制限するように同調されるフィルタ回路も含むことができる。

増幅回路１４は、より容易に受信無線信号を検出でき、また無線受信機内の後続回路によって処理できるように、受信無線信号の振幅を増幅するように動作可能である。大部分の増幅回路に典型的なように、増幅回路１４は、増幅回路１４の特定帯域幅に整合させるために受信無線信号の周波数範囲を制限するように同調されるフィルタ回路を含むことができる。

フィルタ回路１６は、希望信号だけが無線受信機内の後続回路に渡されるように、受信無線信号をフィルタリングするように動作可能である。フィルタ回路１６は、周波数帯域内の特定チャネルだけを通過させるように同調されるフィルタ（帯域通過フィルタ、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、ノッチフィルタ、またはそのようなフィルタの任意の組み合せなど）を含むことができる。もちろん、フィルタ回路１６は、いかなるフィルタリングも実行することなく、単に受信無線信号を通過させるように同調されることができることを理解されたい。これから説明されるように、受信無線信号のフィルタリングは、様々な目的にとって望ましいであろう。

例えば、受信無線信号のフィルタリングは、広い周波数帯域を狭めるために必要とされるであろう。例えば、アンテナ回路１２および増幅回路１４は、（３０ＭＨｚから３００ＭＨｚにわたる）ＶＨＦ周波数帯域全体を受信するように構成および同調されることができる。しかし、特定の適用例にとっては、ＶＨＦ周波数帯域内の（１１８ＭＨｚから１３７ＭＨｚにわたる）航空通信帯域だけが関与することもあり得る。そのような場合、フィルタ回路１６は、１１８ＭＨｚから１３７ＭＨｚの周波数範囲内のチャネルだけを通過させるように同調された帯域通過フィルタを含むことができる。

同様に、受信無線信号のフィルタリングは、周波数帯域内の不必要な信号を除去するために必要とされるであろう。例えば、アンテナ回路１２および増幅回路１４は、（１０８ＭＨｚから１１８ＭＨｚにわたる）航空機ナビゲーション帯域を受信するように構成および同調されることができる。しかし、特定の適用例にとっては、１１０ＭＨｚから１１２ＭＨｚの周波数範囲内の無線信号だけが必要なこともあり得る。そのような場合、フィルタ回路１６は、１１０ＭＨｚから１１２ＭＨｚの周波数範囲内のチャネルだけを通過させるように同調された帯域通過フィルタを含むことができる。

さらに、受信無線信号のフィルタリングは、周波数帯域内の干渉またはスプリアス信号を除去するために必要とされるであろう。例えば、アンテナ回路１２および増幅回路１４は、（９６０ＭＨｚから１２１５ＭＨｚにわたる）航空ナビゲーション帯域を受信するように構成および同調されることができる。しかし、隣接帯域内の信号の高調波または外国もしくは規則違反の送信機からの干渉送信かもしれない既知の干渉信号が９９６ＭＨｚのところに存在することもあり得る。そのような場合、フィルタ回路１６は、９９６ＭＨｚの信号は除去され、航空ナビゲーション帯域内のその他のチャネルはすべて通過できるように同調されたノッチフィルタを含むことができる。

中間周波数混合回路１８は、受信無線信号を中間周波数帯域に移動するように動作可能である。受信無線信号の移動は、別の周波数帯域内で送信される無線信号との干渉を回避するために、その別の周波数帯域から遠ざかるように受信無線信号をシフトさせるために必要とされるであろう。また、受信無線信号の移動は、（以下本明細書で説明される）アナログ／デジタル変換器２２の機能とより互換性がある周波数範囲に受信無線信号をシフトさせるために必要とされるであろう。例えば、アナログ／デジタル変換器２２が特定周波数においてエイリアシングを発生させる場合、エイリアシングポイントを回避する周波数範囲に受信無線信号をシフトさせることが必要になるであろう。大部分の混合回路に典型的なように、中間周波数混合回路１８は、受信無線信号の周波数範囲を希望中間周波数帯域範囲に制限するように同調されるフィルタ回路も含むことができる。

図１に示されるように、フロントエンド回路１０は、アンテナ回路１２と、増幅回路１４と、フィルタ回路１６と、中間周波数混合回路１８とを含む。しかし、特定の適用例にとっては、これらの回路のうちの１つまたは複数は必要でないかもしれないことを理解されたい。例えば、（３２８．６ＭＨｚから３３５．４ＭＨｚの周波数範囲で放送される）航空グライドスロープ無線信号、または（１９０ｋＨｚから１８００ｋＨｚの範囲で放送される）ＡＤＦ無線信号の受信には、（中間周波数混合回路１８は用いられず）アンテナ回路１２、増幅回路１４、およびフィルタ回路１６だけが必要となるであろう。また、（以下本明細書で説明される）アナログ／デジタル変換器２２の性能、および受信機の要件に応じて、アンテナ回路１２だけが必要となることもあろう。したがって、フロントエンド回路１０内に含まれる回路は、適用例が異なれば様々に変化し得る。

フロントエンド回路１０内におけるアンテナ回路１２、増幅回路１４、フィルタ回路１６、および中間周波数混合回路１８の順序は重要でなく、特定の適用例での必要に応じて、変更可能であることを理解されたい。例えば、受信無線信号が増幅回路１４によって増幅される前に受信無線信号をフィルタリングするために、アンテナ回路１２は、フィルタ回路１６に直接供給することができる。また、受信無線信号がフィルタ回路１６によってフィルタリングされる前に受信無線信号を移動するために、増幅回路１４は、中間周波数混合回路１８に直接供給することができる。したがって、フロントエンド回路１０内における回路の順序は、適用例が異なれば様々に変化し得る。

アンテナ回路１２、増幅回路１４、フィルタ回路１６、および中間周波数混合回路１８の機能を（以下本明細書で説明されるように）別個または異なるサブ回路に限定する必要はないことをさらに理解されたい。その代わりに、これらの回路のどれか１つの機能を、フロントエンド回路１０内の別の回路によって実行することができる。例えば、増幅回路１２によって実行される増幅機能は、中間周波数混合回路１８内で遂行することができる。したがって、フロントエンド回路１０内の１つまたは複数の回路の機能を、特定の適用例向けに組み合せることができる。

フロントエンド回路１０の構成に関わらず、フロントエンド回路１０内に含まれる様々な回路は、アナログ信号２０を生成するために一緒に機能する。いくつかの適用例では、アナログ信号２０は、周波数帯域にわたって送信されたすべての無線信号に対応することができる。その他の適用例では、アナログ信号２０は、（例えば、受信無線信号のフィルタリングのために）周波数帯域内の所定の範囲にわたって送信された無線信号に対応することができる。どちらの場合にせよ、アナログ信号２０は、希望周波数範囲のチャネルによって伝送されるすべての情報を含む。

なおかつ図１を見ると、アナログ／デジタル変換器２２は、フロントエンド回路１０からアナログ信号２０を受信し、（以下本明細書で説明される）デジタル処理システム２６によって処理するために、アナログ信号２０をデジタル信号２４に変換するように動作可能である。特定の適用例の変換要件を満たす任意のアナログ／デジタル変換器を使用できることを理解されたい。例えば、航空受信機への適用例では、アナログ／デジタル変換器のサンプリングレートおよびスプリアスのないダイナミックレンジは、好ましくは、変換信号が航空業界規格に準拠することを保証するように選択される。アナログ信号２０内の複数のチャネルの要件に応じて、そのような規格に準拠するため、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ社が販売する部品番号ＡＤ６６４５のアナログ／デジタル変換器（毎秒１億サンプル超のレートでサンプリングを行う１４ビット変換器）を使用することができる。

ふたたび図１を見ると、デジタル・ダウンコンバータ２８は、周波数帯域内の１つまたは複数の希望チャネルをデジタル信号２４から選択するように動作可能である。好ましくは、デジタル・ダウンコンバータ２８は、希望チャネルの選択を可能とするために、設定可能なチャネル選択パラメータ（チャネル周波数、チャネル帯域幅、およびそれらの組み合せなど）を利用する。好ましくは、チャネル選択パラメータは、そのような選択を容易にするように、ソフトウェア設定可能である。例えば、デジタル信号２４は、（１１８ＭＨｚから１３７ＭＨｚにわたる）ＶＨＦ航空通信帯域内のすべてのチャネルを含むことができる。特定の適用例が、１１９ＭＨｚのチャネル上でだけ伝送される情報を必要とする場合、ユーザは、このチャネル上でだけ情報が必要とされていることをデジタル・ダウンコンバータ２８に通知することができ、デジタル・ダウンコンバータ２８は、１１９ＭＨｚのチャネルを選択し、処理して、ベースバンド（すなわち０Ｈｚ）情報をデジタル信号プロセッサ３０に渡す。別の特定の適用例が、１２１．５ＭＨｚ、１１８．９ＭＨｚ、および１３６．５ＭＨｚのチャネル上を伝送される情報を必要とする場合、ユーザは、これらすべてのチャネル上で情報が必要とされていることをデジタル・ダウンコンバータ２８に通知することができ、デジタル・ダウンコンバータ２８は、同時に３つのチャネルすべてを選択し、処理して、各チャネルのベースバンド情報をデジタル信号プロセッサ３０に渡す。デジタル化ベースバンド信号にするためにデジタル・ダウンコンバータ２８によって同時に処理されるチャネルの数は、ダウンコンバージョン・プロセスを実施するのに使用されるハードウェアによってのみ制限されることを理解されたい。

特定の適用例のチャネル選択要件を満たす任意のデジタル・ダウンコンバータを使用できることを理解されたい。例えば、航空受信機への適用例では、デジタル・ダウンコンバータは、好ましくは、航空業界規格に準拠することを保証するように選択される。そのような規格に準拠するため、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ社が販売する部品番号ＡＤ６６２４のデジタル・ダウンコンバータを使用することができる。

デジタル信号プロセッサ３０は、デジタル・ダウンコンバータ２８によって選択されたデジタル化ベースバンドチャネルから情報を抽出するように動作可能である。デジタル信号３０からの制御信号３２は、デジタル・ダウンコンバータ２８と通信を行い、それを制御することを可能にする。好ましくは、デジタル信号プロセッサ３０は、選択されたチャネル用の復号方式を定義するために、設定可能なチャネル復号パラメータ（チャネル周波数、チャネル変調方式、チャネル帯域幅、チャネル情報形式、およびそれらの組み合せなど）を利用する。好ましくは、チャネル復号パラメータは、復号方式の定義を異なる適用例向けに変更できるように、ソフトウェア設定可能である。特定の適用例の復号要件を満たす任意のデジタル信号プロセッサを使用できることを理解されたい。例えば、航空受信機への適用例では、航空業界規格に準拠するように、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社が販売する部品番号ＴＭＳ３２０Ｃ６７１３のデジタル信号プロセッサを使用することができる。

選択されたチャネルから情報が抽出されると、デジタル信号プロセッサ３０は、抽出情報に対応する出力信号３４を生成する。図示された実施形態においては、出力信号３４は、高速直列データリンクであり、デジタル信号プロセッサ３０は、選択された各チャネル内を伝送される情報量に基づいて、直列データリンク内にタイムスロットを割り当てる。例えば、８ｋＨｚの航空音声チャネルからの情報は、出力信号３４内で１つのタイムスロットだけを受け取ることができるが、航空データリンクチャネルは、出力信号３４内で３倍のタイムスロットを受け取ることができる。このタイプの出力信号は、しばしば時間領域多重化（ＴＤＭ）直列データリンクと呼ばれる。

最後に、その後、出力信号３４は、出力信号３４を処理し、複数の端末装置または計器（図示せず）に送信するための（特定の適用例の必要に応じた）複数のアナログおよび／またはデジタル信号を生成するコントローラ（図示せず）に送信されることができる。例えば、航空受信機への適用例では、通信信号から検出された音声は、航空機音声パネルに送ることができる。また、（グライドスロープ、ローカライザ、ＶＨＦオムニレンジ、および自動方向探知信号などの）ナビゲーション信号は、アナログおよび／またはデジタル形式により、機械式インジケータおよび／または（ＥＦＩＳまたは多機能ディスプレイなどの）電子ディスプレイに送ることができる。さらに、ＶＤＬ気象データは、地図形式で表示するために、多機能ディスプレイにデジタル的に送ることができる。もちろん、デジタル処理システム２６が複数の出力信号（すなわち、複数の端末装置または計器に送信するための複数のアナログおよび／またはデジタル信号）を生成するように、コントローラの機能をデジタル処理システム２６内で実行できることを理解されたい。

第２の例示的な実施形態
今度は図２に移ると、本発明の第２の例示的な実施形態による無線受信機は、（各々が第１の例示的な実施形態のフロントエンド回路１０の説明に従って構成される）複数のフロントエンド回路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄと、（第１の例示的な実施形態のアナログ／デジタル変換器２２の説明に従って構成される）アナログ／デジタル変換器１２２と、（第１の例示的な実施形態のデジタル処理システム２６の説明に従って構成される）デジタル処理システム１２６とを含む。

見て分かるように、フロントエンド回路１１０ａは、アンテナ回路１１２ａと、増幅回路１１４ａと、フィルタ回路１１６ａとを含み（ただし、中間周波数回路は含まず）、フロントエンド回路１１２ｂは、アンテナ回路１１２ｂと、増幅回路１１４ｂと、フィルタ回路１１６ｂと、中間周波数混合回路１１８ｂとを含み、フロントエンド回路１１２ｃは、アンテナ回路１１２ｃと、増幅回路１１４ｃと、フィルタ回路１１６ｃと、中間周波数混合回路１１８ｃとを含み、フロントエンド回路１１０ｄは、アンテナ回路１１２ｄと、増幅回路１１４ｄと、フィルタ回路１１６ｄとを含む（ただし、中間周波数混合回路は含まない）。

各フロントエンド回路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、特定の周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、その周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ出力信号１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを生成するように動作可能である。図２には４つのフロントエンド回路が例示されているが、無線受信機が、任意の数のフロントエンド回路を含み得ることを理解されたい。

一般に、各フロントエンド回路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄによって受信された無線信号は、その他のフロントエンド回路によって受信された無線信号とは異なる周波数帯域内にある。例えば、航空受信機への適用例では、フロントエンド回路１１０ａは、（３２８．６ＭＨｚから３３５．４ＭＨｚの周波数範囲で放送される）グライドスロープ無線信号を受信するように構成され、フロントエンド回路１１０ｂは、（１０８ＭＨｚから１１８ＭＨｚにわたる）航空機ナビゲーション帯域を受信するように構成され、フロントエンド回路１１０ｃは、（１１８ＭＨｚから１３７ＭＨｚにわたる）航空通信帯域を受信するように構成され、フロントエンド回路１１０ｄは、（１９０ｋＨｚから１８００ｋＨｚの周波数範囲で放送される）ＡＤＦ無線信号を受信するように構成されることができる。したがって、各フロントエンド回路は、特定の周波数帯域に関連づけられる。

図２を見て分かるように、各フロントエンド回路１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄからのアナログ出力信号１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、アナログ／デジタル変換器１２２に供給される単一のアナログ信号１２１として合成される。したがって、アナログ信号１２１は、アナログ出力信号１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ内のすべてのチャネルに対応する合成アナログ信号である。

アナログ／デジタル変換器１２２は、デジタル処理システム１２６による処理のために、アナログ信号１２１をデジタル信号１２４に変換するように動作可能である。デジタル処理システム１２６は、デジタル信号１２４から１つまたは複数の希望チャネルを選択し、選択されたチャネルから情報を抽出し、かつ抽出された情報に対応する出力信号１３４（例えば、時間領域多重化直列データリンク）を生成するように動作可能である。したがって、デジタル処理システム１２６は、様々な異なるチャネルが異なる周波数範囲内にあり、異なる変調および符号化方式を用いているとしても、それらのチャネルからの情報を同時に復調および復号するのに使用することができる。

その後、デジタル処理システム１２６は、出力信号１３４をコントローラ（図示せず）に送信することができ、コントローラは、出力信号１３４を処理し、複数の端末装置または計器（図示せず）に送信するための（特定の適用例の必要に応じた）複数のアナログおよび／またはデジタル信号を生成する。代替として、コントローラの機能は、デジタル処理システム１２６内で実行することもできる。

第３の例示的な実施形態
次に図３に移ると、本発明の第３の例示的な実施形態による無線受信機は、２つのフロントエンド回路グループ２１１ａ、２１１ｂを含む。フロントエンド回路グループ２１１ａは、複数のフロントエンド回路２１０ａと、２１０ｂとを含み、フロントエンド回路グループ２１ｌｂは、複数のフロントエンド回路２１０ｃと、２１０ｄとを含む（各フロントエンド回路は、第１の例示的な実施形態のフロントエンド回路１０の説明に従って構成される）。無線受信機はまた、（各々が第１の例示的な実施形態のアナログ／デジタル変換器２２の説明に従って構成される）複数のアナログ／デジタル変換器２２２ａ、２２２ｂと、（第１の例示的な実施形態のデジタル処理システム２６の説明に従って構成される）デジタル処理システム２２６とを含む。

フロントエンド回路グループ２１１ａ内において、フロントエンド回路２１０ａは、アンテナ回路２１２ａと、増幅回路２１４ａと、フィルタ回路２１６ａとを含み（ただし、中間周波数回路は含まず）、フロントエンド回路２１２ｂは、アンテナ回路２１２ｂと、増幅回路２１４ｂと、フィルタ回路２１６ｂと、中間周波数混合回路２１８ｂとを含む。フロントエンド回路グループ２１１ｂ内において、フロントエンド回路２１２ｃは、アンテナ回路２１２ｃと、増幅回路２１４ｃと、フィルタ回路２１６ｃと、中間周波数混合回路２１８ｃとを含み、フロントエンド回路２１０ｄは、アンテナ回路２１２ｄと、増幅回路２１４ｄと、フィルタ回路２１６ｄとを含む（ただし、中間周波数混合回路は含まない）。

各フロントエンド回路２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄは、特定の周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、その周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ出力信号２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄを生成するように動作可能である。一般に、各フロントエンド回路２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄによって受信された無線信号は、その他のフロントエンド回路によって受信された無線信号とは異なる周波数帯域内にある。図３には（各々が２つのフロントエンド回路を含む）２つのフロントエンド回路グループが例示されているが、無線受信機が、任意の数のフロントエンド回路を含む任意の数のフロントエンド回路グループを含み得ることを理解されたい。

図３を見て分かるように、フロントエンド回路２１０ａ、２２０ｂからのアナログ出力信号２２０ａ、２２０ｂは、アナログ／デジタル変換器２２２ａに供給される単一のアナログ信号２２１ａとして合成される。したがって、アナログ信号２２１ａは、アナログ出力信号２２０ａ、２２０ｂ内のすべてのチャネルに対応する合成アナログ信号である。同様に、フロントエンド回路２１０ｃ、２２０ｄからのアナログ出力信号２２０ｃ、２２０ｄは、アナログ／デジタル変換器２２２ｂに供給される単一のアナログ信号２２１ｂとして合成される。したがって、アナログ信号２２１ｂは、アナログ信号２２０ｃ、２２０ｄ内のすべてのチャネルに対応する合成アナログ信号である。

アナログ／デジタル変換器２２２ａは、デジタル処理システム２２６による処理のために、アナログ信号２２１ａをデジタル信号２２４ａに変換するように動作可能である。同様に、アナログ／デジタル変換器２２２ｂは、デジタル処理システム２２６による処理のために、アナログ信号２２１ｂをデジタル信号２２４ｂに変換するように動作可能である。デジタル処理システム２２６は、デジタル信号２２４ａ、２２４ｂから１つまたは複数の希望チャネルを選択し、選択されたチャネルから情報を抽出し、かつ抽出された情報に対応する出力信号２３４（例えば、時間領域多重化直列データリンク）を生成するように動作可能である。したがって、デジタル処理システム２２６は、様々な異なるチャネルが異なる周波数範囲内にあり、異なる変調および符号化方式を用いているとしても、それらのチャネルからの情報を同時に復調および復号するのに使用することができる。

その後、デジタル処理システム２２６は、出力信号２３４をコントローラ（図示せず）に送信することができ、コントローラは、出力信号２３４を処理し、複数の端末装置または計器（図示せず）に送信するための（特定の適用例の必要に応じた）複数のアナログおよび／またはデジタル信号を生成する。代替として、コントローラの機能は、デジタル処理システム２２６内で実行することもできる。

第４の例示的な実施形態
次に図４に移ると、本発明の第４の例示的な実施形態による無線受信機は、（各々が第１の例示的な実施形態のフロントエンド回路１０の説明に従って構成される）複数のフロントエンド回路３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄと、（各々が第１の例示的な実施形態のアナログ／デジタル変換器２２の説明に従って構成される）複数のアナログ／デジタル変換器３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄと、（第１の例示的な実施形態のデジタル処理システム２６の説明に従って構成される）デジタル処理システム３２６とを含む。

各フロントエンド回路３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄは、特定の周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、その周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ出力信号３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄを生成するように動作可能である。一般に、各フロントエンド回路３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄによって受信された無線信号は、その他のフロントエンド回路によって受信された無線信号とは異なる周波数帯域内にある。図４には４つのフロントエンド回路が例示されているが、無線受信機が、任意の数のフロントエンド回路を含み得ることを理解されたい。

図４を見て分かるように、フロントエンド回路３１０ａからのアナログ出力信号３２０ａは、アナログ／デジタル変換器３２２ａに供給され、フロントエンド回路３１０ｂからのアナログ出力信号３２０ｂは、アナログ／デジタル変換器３２２ｂに供給され、フロントエンド回路３１０ｃからのアナログ出力信号３２０ｃは、アナログ／デジタル変換器３２２ｃに供給され、フロントエンド回路３１０ｄからのアナログ出力信号３２０ｄは、アナログ／デジタル変換器３２２ｄに供給される。したがって、各フロントエンド回路は、独自のアナログ／デジタル変換器に関連づけられる。

各アナログ／デジタル変換器３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃの、３２２ｄは、デジタル処理システム３２６による処理のために、関連するアナログ信号３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄをデジタル信号３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄに変換するように動作可能である。デジタル処理システム３２６は、デジタル信号３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄから１つまたは複数の希望チャネルを選択し、選択されたチャネルから情報を抽出し、かつ抽出された情報に対応する出力信号３３４（例えば、時間領域多重化直列データリンク）を生成するように動作可能である。したがって、デジタル処理システム３２６は、様々な異なるチャネルが異なる周波数範囲内にあり、異なる変調および符号化方式を用いているとしても、それらのチャネルからの情報を同時に復調および復号するのに使用することができる。

その後、デジタル処理システム３２６は、出力信号３３４をコントローラ（図示せず）に送信することができ、コントローラは、出力信号３３４を処理し、複数の端末装置または計器（図示せず）に送信するための（特定の適用例の必要に応じた）複数のアナログおよび／またはデジタル信号を生成する。代替として、コントローラの機能は、デジタル処理システム３２６内で実行することもできる。

以上本明細書では、本発明を複数のいくつかの例示的な実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に様々な変更を施し得ることを理解されたい。したがって、本発明は、以上本明細書で説明および例示された具体的な実施形態に限定されるものではなく、そのような限定は、添付の特許請求の範囲の中にのみ含まれる。

単一のフロントエンド回路が単一のアナログ／デジタル変換器に結合され、その出力がデジタル処理システムによって処理される、本発明の第１の例示的な実施形態のブロック図である。 複数のフロントエンド回路が単一のアナログ／デジタル変換器に結合され、その出力がデジタル処理システムによって処理される、本発明の第２の例示的な実施形態のブロック図である。 複数のフロントエンド回路グループ（その各々は複数のフロントエンド回路を含む）が複数の対応するアナログ／デジタル変換器に結合され、それらの出力がデジタル処理システムによって処理される、本発明の第３の例示的な実施形態のブロック図である。 複数のフロントエンド回路が複数の対応するアナログ／デジタル変換器に結合され、それらの出力がデジタル処理システムによって処理される、本発明の第４の例示的な実施形態のブロック図である。

Claims (45)

1. 周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、前記周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように動作可能なフロントエンド回路と、
   前記フロントエンド回路に結合され、前記アナログ信号を受信し、デジタル信号に変換するように動作可能なアナログ／デジタル変換器と、
   前記アナログ／デジタル変換器に結合され、前記デジタル信号を受信し、前記周波数帯域内の前記複数のチャネルの少なくとも１つに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル処理システムとを含む無線受信機。
2. 前記デジタル処理システムが、時間領域多重化直列データリンクを含む単一の出力信号を生成する、請求項１に記載の無線受信機。
3. 前記デジタル処理システムに結合され、前記時間領域多重化直列データリンクを受信し、複数の端末装置に送信するために複数の信号を生成するコントローラをさらに含む、請求項２に記載の無線受信機。
4. 前記デジタル処理システムが、複数の端末装置に送信するために複数の信号を含む複数の出力信号を生成する、請求項１に記載の無線受信機。
5. 前記フロントエンド回路が、前記無線信号を受信するように動作可能なアンテナ回路を含む、請求項１に記載の無線受信機。
6. 前記フロントエンド回路が、前記受信無線信号を増幅するように動作可能な増幅回路をさらに含む、請求項５に記載の無線受信機。
7. 前記フロントエンド回路が、前記受信無線信号をフィルタリングするように動作可能なフィルタ回路をさらに含む、請求項５に記載の無線受信機。
8. 前記フィルタ回路が、高域通過フィルタ、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ、ノッチフィルタ、およびそれらの組み合せから成る群から選択されるフィルタを含む、請求項７に記載の無線受信機。
9. 前記フロントエンド回路が、前記受信無線信号を中間周波数帯域に移動するように動作可能な中間周波数混合回路をさらに含む、請求項５に記載の無線受信機。
10. 前記デジタル処理システムは、
    前記周波数帯域内の前記チャネルの前記少なくとも１つを選択するように動作可能なデジタル・ダウンコンバータと、
    前記チャネルの前記少なくとも１つから情報を抽出し、前記少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル信号プロセッサとを含む、請求項１に記載の無線受信機。
11. 前記デジタル・ダウンコンバータが、設定可能なチャネル選択パラメータに基づいて前記チャネルの前記少なくとも１つを選択する、請求項１０に記載の無線受信機。
12. 前記設定可能なチャネル選択パラメータが、ソフトウェア設定可能である、請求項１１に記載の無線受信機。
13. 前記設定可能なチャネル選択パラメータが、チャネル周波数、チャネル帯域幅、およびそれらの組み合せから成る群から選択される、請求項１１に記載の無線受信機。
14. 前記デジタル信号プロセッサが、設定可能なチャネル復号パラメータに基づいて前記選択されたチャネルの前記少なくとも１つから前記情報を抽出する、請求項１０に記載の無線受信機。
15. 前記設定可能なチャネル復号パラメータが、ソフトウェア設定可能である、請求項１４に記載の無線受信機。
16. 前記設定可能なチャネル復号パラメータが、チャネル周波数、チャネル変調方式、チャネル帯域幅、チャネル情報形式、およびそれらの組み合せから成る群から選択される、請求項１４に記載の無線受信機。
17. 前記デジタル信号プロセッサが、前記デジタル・ダウンコンバータを制御する、請求項１０に記載の無線受信機。
18. 複数のフロントエンド回路を含み、前記フロントエンド回路の各々が、周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、前記周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように動作可能な少なくとも１つのフロントエンド回路グループと、
    前記少なくとも１つのフロントエンド回路グループに結合され、前記アナログ信号を前記フロントエンド回路から受信し、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するように動作可能な少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器と、
    前記少なくとも１つのアナログ／デジタル変換器に結合され、前記デジタル信号を前記アナログ／デジタル変換器から受信し、前記フロントエンド回路の少なくとも１つの前記周波数帯域内の前記複数のチャネルの少なくとも１つに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル処理システムとを含む無線受信機。
19. 前記デジタル処理システムが、複数の出力信号を生成し、前記出力信号の各々は、前記フロントエンド回路の少なくとも１つの前記周波数帯域内の前記複数のチャネルの少なくとも１つに対応する、請求項１８に記載の無線受信機。
20. 前記フロントエンド回路のいずれか１つによって受信される前記無線信号が、前記フロントエンド回路の他のものによって受信される前記無線信号とは異なる周波数帯域内にある、請求項１８に記載の無線受信機。
21. 前記フロントエンド回路の各々が、前記無線信号を受信するように動作可能なアンテナ回路を含む、請求項１８に記載の無線受信機。
22. 前記フロントエンド回路の少なくとも１つが、前記受信無線信号を増幅するように動作可能な増幅回路をさらに含む、請求項２１に記載の無線受信機。
23. 前記フロントエンド回路の少なくとも１つが、前記受信無線信号をフィルタリングするように動作可能なフィルタ回路をさらに含む、請求項２１に記載の無線受信機。
24. 前記フロントエンド回路の少なくとも１つが、前記受信無線信号を中間周波数帯域に移動するように動作可能な中間周波数混合回路をさらに含む、請求項２１に記載の無線受信機。
25. 前記デジタル処理システムが、
    前記フロントエンド回路の少なくとも１つの前記周波数帯域内の前記チャネルの前記少なくとも１つを選択するように動作可能なデジタル・ダウンコンバータと、
    前記選択されたチャネルの前記少なくとも１つから情報を抽出し、前記少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル信号プロセッサとを含む、請求項１８に記載の無線受信機。
26. 前記デジタル・ダウンコンバータが、設定可能なチャネル選択パラメータに基づいて前記チャネルの前記少なくとも１つを選択する、請求項２５に記載の無線受信機。
27. 前記デジタル信号プロセッサが、ソフトウェア設定可能なチャネル復号パラメータに基づいて前記選択されたチャネルの前記少なくとも１つから前記情報を抽出する、請求項２５に記載の無線受信機。
28. 複数のフロントエンド回路グループと、複数の対応するアナログ／デジタル変換器とを含み、前記デジタル処理システムが、複数のデジタル信号を前記アナログ／デジタル変換器から受信し、前記フロントエンド回路グループの少なくとも１つに属する前記フロントエンド回路の少なくとも１つの前記周波数帯域内の前記チャネルの前記少なくとも１つに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能な、請求項１８に記載の無線受信機。
29. 周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信するように動作可能なアンテナ回路を各々が含み、前記周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成するように各々が動作可能な複数のフロントエンド回路と、
    前記フロントエンド回路の少なくとも１つに各々が結合され、前記アナログ信号を前記フロントエンド回路の前記少なくとも１つから受信し、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するように各々が動作可能な複数のアナログ／デジタル変換器と、
    前記アナログ／デジタル変換器の各々に結合され、前記デジタル信号を前記アナログ／デジタル変換器から受信し、前記フロントエンド回路の少なくとも１つの前記周波数帯域内の前記チャネルの少なくとも１つに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するように動作可能なデジタル処理システムとを含む無線受信機。
30. 前記フロントエンド回路の少なくとも１つが、前記受信無線信号を増幅するように動作可能な増幅回路をさらに含む、請求項２９に記載の無線受信機。
31. 前記フロントエンド回路の少なくとも１つが、前記受信無線信号をフィルタリングするように動作可能なフィルタ回路をさらに含む、請求項２９に記載の無線受信機。
32. 前記フロントエンド回路の少なくとも１つが、前記受信無線信号を中間周波数帯域に移動するように動作可能な中間周波数混合回路をさらに含む、請求項２９に記載の無線受信機。
33. 前記アナログ／デジタル変換器の少なくとも１つが、アナログ信号を複数のフロントエンド回路から受信し、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するように動作可能である、請求項２９に記載の無線受信機。
34. 無線信号を受信する方法であって、
    周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信するステップと、
    前記受信無線信号から前記周波数帯域内の複数のチャネルを含むアナログ信号を生成するステップと、
    前記アナログ信号をデジタル信号に変換し、それによって、前記周波数帯域内の前記複数のチャネルをデジタル化するステップと、
    前記周波数帯域内の前記デジタル化チャネルの少なくとも１つに対応する少なくとも１つの出力信号を生成するステップとを含む方法。
35. 前記受信無線信号を増幅するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
36. 前記受信無線信号をフィルタリングするステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
37. 前記受信無線信号を中間周波数帯域に混合するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
38. 前記出力信号が、
    前記周波数帯域内の前記デジタル化チャネルの少なくとも１つを選択するために前記デジタル信号にソフトウェア設定可能なチャネル選択パラメータを適用するステップと、
    ソフトウェア設定可能なチャネル復号パラメータに基づいて前記選択されたデジタル化チャネルの前記少なくとも１つから情報を抽出するステップと、
    前記抽出された情報を前記出力信号内に収めて伝送するステップとによって生成される、請求項３４に記載の方法。
39. 前記出力信号が、時間領域多重化直列データリンクを含む、請求項３８に記載の方法。
40. 複数の端末装置に送信するために複数の信号を前記時間領域多重化直列データリンクから生成するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
41. 前記周波数帯域内の前記デジタル化チャネルの少なくとも１つに各々が対応する複数の出力信号が生成される、請求項３４に記載の方法。
42. 前記複数の出力信号が、複数の端末装置に送信するための複数の信号を含む、請求項４１に記載の方法。
43. 周波数帯域にわたって送信された複数の無線信号を受信し、前記周波数帯域内の複数のチャネルに対応するアナログ信号を生成する手段と、
    前記アナログ信号をデジタル信号に変換する手段と、
    前記デジタル信号から前記周波数帯域内の前記複数のチャネルの少なくとも１つに対応する少なくとも１つの出力信号を生成する手段とを含む無線受信機。
44. 前記出力信号が、時間領域多重化直列データリンクを含む、請求項４３に記載の無線受信機。
45. 複数の端末装置に送信するために複数の信号を前記時間領域多重化直列データリンクから生成する手段をさらに含む、請求項４４に記載の無線受信機。
    

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