JP2015192243A - 送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】パイロット信号を正しく再生する。
【解決手段】送信装置は、ローカル信号を発生する第１発振器１３と、第１発振器の基準となる信号を発生する第２発振器１２と、を有し、受信装置は、受信側周波数変換器に供給するローカル信号を発生するための第３発振器２７と、第２発振器の基準となる信号を発生する第４発振器２６と、パイロット信号を抽出する帯域通過フィルタと、パイロット信号が帯域通過フィルタの通過帯域内に位置するように周波数変換するパイロット信号周波数変換器２２と、パイロット信号周波数変換器のローカル信号を生成する第５発振器２３と、を有し、帯域通過フィルタの通過帯域幅は、第１〜第５発振器の発振周波数が変動した場合であっても、パイロット信号以外の成分を通過しない帯域幅に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、送受信システムに関するものである。

特許文献１には、１ＧＨｚ以下の周波数信号を、より高い周波数へ周波数変換し、無線で送受信を行う装置に関する技術が開示されている。このような技術では、送信装置と受信装置の周波数同期が重要である。このため、特許文献１に開示された技術では、送信側で送出する周波数帯に、送信側の周波数変換情報をパイロット信号として挿入し、受信側で、パイロット信号を抽出することで、周波数同期をとるようにしている。従来においては、特に、２３ＧＨｚ帯に割り当てられたＣＡＴＶ番組中継用周波数帯を用いて、ＣＡＴＶ信号を無線中継するシステムの開発が行われている。

特開２０００−９２１４２号公報

ところで、特許文献１に開示された従来技術では、送信しようとする主信号の近くにパイロット信号を配置する場合、受信側の再生回路において、主信号をパイロット信号と誤って判断することにより、正しく信号が再生されないことがあるという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、パイロット信号を正しく再生することが可能な送受信システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、送信しようとする第１周波数帯の信号を少なくとも１つの送信側周波数変換器を用いて第２周波数帯に変換して送信する送信装置と、前記送信装置から送信された前記第２周波数帯の信号を少なくとも１つの受信側周波数変換器を用いて前記第１周波数帯に戻す受信装置を有する送受信システムにおいて、前記送信装置は、前記送信側周波数変換器に供給するローカル信号を発生するための第１発振器と、前記第１発振器の基準となる信号を発生する第２発振器と、前記第１周波数帯の信号に前記第２発振器と同期したパイロット信号を挿入するための合成器と、を有し、前記受信装置は、前記受信側周波数変換器に供給するローカル信号を発生するための第３発振器と、前記第３発振器の基準となる信号を発生する第４発振器と、前記受信側周波数変換器によって周波数変換された信号から前記パイロット信号を抽出する帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタの前段に設けられ、前記パイロット信号が前記帯域通過フィルタの通過帯域内に位置するように、前記受信側周波数変換器から出力される信号を周波数変換するパイロット信号周波数変換器と、前記パイロット信号周波数変換器に供給するローカル信号を生成する第５発振器と、を有し、前記第４発振器は、前記帯域通過フィルタを通過した信号を基準信号として動作し、前記帯域通過フィルタの通過帯域幅は、前記第１発振器、前記第２発振器、前記第４発振器、および、前記第５発振器の発振周波数が変動した場合であっても、前記パイロット信号以外の成分を通過しない帯域幅に設定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、パイロット信号を正しく再生することが可能となる。

また、本発明は、前記第２発振器と前記パイロット信号の周波数比をＮとし、前記第２発振器が有する周波数変動幅をａ（Ｈｚ）とし、前記第１発振器と前記第２発振器の周波数比をα１とし、前記第４発振器が有する周波数変動幅をｄ（Ｈｚ）とし、前記第３発振器と第４発振器の周波数比をα２とし、前記第５発振器が有する周波数変動幅をｅ（Ｈｚ）とし、前記パイロット信号の周波数と、前記第１周波数帯の中で最も近接した周波数成分との間隔をｗ（Ｈｚ）とし、前記帯域通過フィルタの半値全幅をＳとした場合に、Ｓ＜２×（ｗ−Ｎ×ａ−α１×ａ−α２×ｄ−ｅ）を満たすように、前記帯域通過フィルタの半値全幅Ｓが設定されている、ことを特徴とする。
このような構成によれば、発振器の周波数が変動した場合であっても、パイロット信号を正しく再生することができる。

また、本発明は、前記ｗが１ＭＨｚ以下であることを特徴とする。
このような構成によれば、例えば、２３ＧＨｚ帯に割り当てられたＣＡＴＶ番組中継用周波数帯を用いて、ＣＡＴＶ信号を無線中継する場合であっても、パイロット信号を正しく再生することができる。

本発明によれば、パイロット信号を正しく再生することが可能な送受信システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る送受信システムの送信装置の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送受信システムの受信装置の構成例を示す図である。 送信装置の合成器によって合成されたパイロット信号と主信号の関係を示す図である。 従来技術を用いた場合に、受信装置が信号の受信を開始し、パイロット信号が初めて入力された場合の帯域通過フィルタに入力される信号の例を示す図である。 本発明の実施形態において、受信装置が信号の受信を開始し、パイロット信号が初めて入力された場合の帯域通過フィルタに入力される信号の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送受信システムの送信装置の他の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送受信システムの受信装置の他の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る送受信システムの受信装置の他の構成例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る送受信システムを構成する送信装置１０の構成例を示すブロック図であり、また、図２は、本発明の実施形態に係る送受信システムを構成する受信装置２０の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１０は、合成器１１、発振器１２，１３、および、周波数変換器１４を有している。ここで、合成器１１は、図示しない上位の装置から供給される、例えば、３６０〜６６０ＭＨｚの入力信号（主信号）に対して、発振器１２から供給される、例えば、１５５ＭＨｚの基準信号から生成した４６５ＭＨｚのパイロット信号を合成して出力する。発振器１２は、例えば、１５５ＭＨｚの基準信号を発生して合成器１１および発振器１３に供給する。発振器１３は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路によって構成され、発振器１２から供給される１５５ＭＨｚの基準信号を、α倍（例えば、１４８倍）し、２２，９４０ＭＨｚのローカル信号として周波数変換器１４に出力する。周波数変換器１４は、発振器１３から供給される２２，９４０ＭＨｚのローカル信号によって、合成器１１から供給される信号をアップコンバートし、２３，３００〜２３６００ＭＨｚの信号として出力する。なお、このとき、アップコンバートされた信号に含まれるパイロット信号の周波数は２３，４０５ＭＨｚとなる。

図２は、受信装置２０の構成例を示す図である。この図２に示すように、受信装置２０は、周波数変換器２１，２２、発振器２３、帯域通過フィルタ２４、周波数変換器２５、および、発振器２６，２７を有している。ここで、周波数変換器２１は、発振器２７から供給される２２，９４０ＭＨｚのローカル信号に基づいて入力信号をダウンコンバートし、例えば、３６０〜６６０ＭＨｚの主信号と４６５ＭＨｚのパイロット信号とを出力する。発振器２３は、５３５ＭＨｚの信号を発生して出力する。周波数変換器２２は、発振器２３から供給される５３５ＭＨｚの信号をローカル信号とし、周波数変換器２１から出力される信号をダウンコンバートして出力する。帯域通過フィルタ２４は、周波数変換器２２によってダウンコンバートされた信号のうち、パイロット信号を通過させ、それ以外の信号（例えば、主信号）は減衰して出力する。周波数変換器２５は、発振器２３から供給される５３５ＭＨｚの信号をローカル信号とし、帯域通過フィルタ２４から供給されるパイロット信号を、アップコンバートして出力する。発振器２６は、周波数変換器２５から供給される信号を基準信号として、１５５ＭＨｚの信号を生成して、発振器２７に供給する。発振器２７は、パイロット信号がまだ抽出されていない段階（受信開始当初）では、２２，９４０ＭＨｚの信号を内部で生成して周波数変換器２１に供給し、パイロット信号が抽出されると、発振器２６から供給される１５５ＭＨｚの信号を１４８倍し、２２，９４０ＭＨｚの信号として周波数変換器２１に供給する。

（Ｂ）実施形態の動作
つぎに、図１に示す実施形態の動作について説明する。なお、以下で例示する周波数等の数値は一例であって、これらの数値に本発明が限定されるものではない。また、以下では、従来技術における動作を説明した後に、本実施形態の動作について説明する。

送信装置１０の発振器１２は、１５５ＭＨｚの基準信号を発生し、発振器１３と合成器１１に供給する。なお、発振器１２が発生する基準信号の周波数変動幅は、０．０００１ＭＨｚとする。発振器１３は、発振器１２から供給される基準信号をα１倍（具体的には１４８倍）し、２２，９４０ＭＨｚの信号として周波数変換器１４に出力する。合成器１１は、発振器１２から供給される１５５ＭＨｚの信号をＮ倍（具体的には３倍）し、４６５ＭＨｚのパイロット信号を生成して、入力信号である主信号と合成する。なお、入力信号の周波数は３６０〜６６０ＭＨｚとする。

図３は、送信装置１０の合成器１１によって合成されたパイロット信号と主信号の関係を示す図である。この図に示すように、ハッチングが施された領域で示す主信号の周波数は、３６０〜６６０ＭＨｚとされ、また、パイロット信号の周波数は４６５ＭＨｚとされている。主信号の低域側の帯域の上限と、高域側の帯域の下限の間隔は２ＭＨｚとされ、高域側の帯域の下限と、パイロット信号との間隔ｗは０．７５ＭＨｚとされ、低域側の帯域の上限と、パイロット信号との間隔は１．２５ＭＨｚ（＝２−０．７５ＭＨｚ）とされている。

図３に示す信号は、周波数変換器１４に供給される。周波数変換器１４は、発振器１３から供給される２２，９４０ＭＨｚの信号によって、図３に示す信号をアップコンバートする。この結果、図３に示す信号は、主信号の周波数帯域は２３，３００〜２３，６００ＭＨｚとなり、また、パイロット信号は２３，４０５ＭＨｚとなる。このような信号は、送信装置１０から、受信装置２０に向けて無線信号として送信される。

受信装置２０は、送信装置１０から送信された信号を受信する。周波数変換器２１に入力されるローカル信号の周波数は、パイロット信号が抽出されていない状態で、発振器２６から周波数変動幅ｄの範囲で任意の発振周波数とする。ここで、ｄ＝０．００１ＭＨｚとし、発振器２６の基準信号がない状態では、１５５−０．００１ＭＨｚの発振周波数を持つとする。発振器２６と発振器２７の周波数比α２は、送信装置１０と同じ１４８に設定されている。さらに周波数変換器２２のローカル信号となる発振器２３の周波数を５３５ＭＨｚとし、その周波数変動幅を０．００１ＭＨｚとする。また、帯域通過フィルタ２４の中心周波数を７０ＭＨｚとし、半値全幅を２ＭＨｚとする。

このような設定において、受信装置２０が信号の受信を開始し、パイロット信号が初めて入力されると、帯域通過フィルタ２４に入力される信号は、図４に示すようになる。この図４において、パイロット信号の周波数は、６９．８５２±０．００１ＭＨｚ（＝５３５±０．００１−（２３４０５−１４８×（１５５−０．００１）））であり、パイロット信号の低域側に配置された主信号の上限は６８．６０２±０．００１ＭＨｚ（＝６９．８５２±０．００１−１．２５）であり、パイロット信号の高域側に配置された主信号の下限は７０．６０２±０．００１ＭＨｚ（＝６９．８５２±０．００１＋０．７５）となる。帯域通過フィルタ２４の通過帯域が７０．０±１．０ＭＨｚ（図４において太い破線で示す領域）とすると、パイロット信号の高域側に配置された主信号の下限側が帯域通過フィルタ２４を通過することになる。このため、従来の受信装置２０では、主信号をパイロット信号と誤検知することにより、システムとして正しく動作しなくなる。

そこで、本実施形態では、以下の式（１）に基づいて、帯域通過フィルタ２４の半値全幅Ｓを設定することにより、以上のような誤検出および誤動作を防止する。

Ｓ＜２×（ｗ−Ｎ×ａ−α１×ａ−α２×ｄ−ｅ） ・・・（１）

ここで、Ｎは、発振器１２とパイロット信号の周波数比を示す。ａ（Ｈｚ）は、発振器１２が有する周波数変動幅を示す。αは、発振器１２と発振器１３の周波数比を示す。ｄ（Ｈｚ）は、発振器２６が有する周波数変動幅を示す。ｅ（Ｈｚ）は、発振器２３が有する周波数変動幅を示す。ｗ（Ｈｚ）は、パイロット信号と主信号の周波数帯の中で最も近接した間隔を示す（図３参照）。

前述した具体的な値を式（１）に代入すると、以下の結果を得る。
Ｓ＜２×｛０．７５−３×０．０００１−１４８×（０．０００１＋０．００１）−０．００１｝≒１．１７ＭＨｚ ・・・（２）

以上の式（２）から、帯域通過フィルタ２４の半値全幅Ｓを１．１７ＭＨｚ未満に設定することで、主信号がパイロット信号として誤検出されることを防止できる。図５は、帯域通過フィルタ２４の半値全幅Ｓを、一例として、１．０ＭＨｚに設定した場合における通過帯域と主信号の関係を示す図である。なお、パイロット信号の周波数は６９．８５２±０．００１ＭＨｚであり、パイロット信号の低域側に配置された主信号の上限は６８．６０２±０．００１ＭＨｚであり、パイロット信号の高域側に配置された主信号の下限は７０．６０２±０．００１ＭＨｚであり、図４の場合と同様である。式（２）の結果に基づいて、帯域通過フィルタ２４の通過帯域を７０．０±０．５ＭＨｚにする（図４において太い破線で示す領域とする）と、パイロット信号の高域側に配置された主信号の下限付近の信号は帯域通過フィルタ２４を通過しなくなる。このため、このような設定によれば、受信装置２０では、主信号をパイロット信号と誤検知することを防止できる。

以上に説明したように、本発明の実施形態では、受信装置２０が有するパイロット信号を抽出するための帯域通過フィルタ２４の半値全幅Ｓを、式（１）に基づいて設定するようにしたので、発振器等の周波数が変動した場合であっても、主信号をパイロット信号として誤検出し、システムが誤動作することを防止できる。

（Ｅ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態における各部位の周波数は一例であって、本発明が前述した周波数のみに限定されるものではなく、例示した周波数以外の周波数を選択することも可能である。

また、以上の実施形態では、送信装置１０が、１つの周波数変換器１４によってアップコンバートするようにしたが、複数の周波数変換器によってアップコンバートするようにしてもよい。このような構成の一例を図６に示す。図６に示す例では、送信装置１０Ａは、周波数変換器１４によって所定の中間周波数までアップコンバートした後、周波数変換器１６によって所望の周波数（例えば、２３，３３０〜２３，６００ＭＨｚ）までアップコンバートするようにしている。

また、受信装置２０の周波数変換器２１を複数の周波数変換器によって目的の周波数までダウンコンバートするようにしてもよい。図７は、複数の周波数変換器よって目的の周波数の信号を得る受信装置２０Ａの構成例である。この例では、発振器２６から発振器３０と発振器３１に供給される信号によって生成された２つの周波数の信号によって、周波数変換器２１と周波数変換器３２によって、目的とする周波数（例えば、３６０〜６６０ＭＨｚの主信号と４６５ＭＨｚのパイロット信号）の信号を得る構成としている。このような構成によっても、本発明と同様の効果を期待することができる。

なお、このような構成の場合には、前述した式（１）は、以下のように変形することができる。ここで、α１は発振器１２と発振器１３（発振器２６と発振器３１）との周波数比を示し、βは発振器１２と発振器１５（発振器２６と発振器３０）との周波数比を示す。

Ｓ＜２×｛ｗ−Ｎ×ａ−α１×（ａ＋ｄ）−β×（ａ＋ｄ）−ｅ｝ ・・・（３）

図６および図７に示す例では、以上に示す式（３）に基づいて、帯域通過フィルタ２４の半値全幅Ｓを求めることによって、安定してパイロット信号を抽出することができる。

なお、図８に示す受信装置２０Ｂでは、２つの周波数変換器の間からパイロット信号を得る構成となっている。このような構成の場合には、式（４）に基づいて、帯域通過フィルタ２４の半値全幅Ｓを求めることによって、安定してパイロット信号を抽出することができる。

Ｓ＜２×（ｗ−Ｎ×ａ−α１×ａ−β×ａ−α２×ｄ−ｅ） ・・・（４）

１０ 送信装置
１１ 合成器
１２ 発振器（第２発振器）
１３ 発振器（第１発振器）
１４ 周波数変換器（送信側周波数変換器）
２０ 受信装置
２１ 周波数変換器（受信側周波数変換器）
２２ 周波数変換器（パイロット信号周波数変換器）
２３ 発振器（第５発振器）
２４ 帯域通過フィルタ
２５ 周波数変換器
２６ 発振器（第４発振器）
２７ 発振器（第３発振器）

Claims (3)

1. 送信しようとする第１周波数帯の信号を少なくとも１つの送信側周波数変換器を用いて第２周波数帯に変換して送信する送信装置と、前記送信装置から送信された前記第２周波数帯の信号を少なくとも１つの受信側周波数変換器を用いて前記第１周波数帯に戻す受信装置を有する送受信システムにおいて、
   前記送信装置は、
   前記送信側周波数変換器に供給するローカル信号を発生するための第１発振器と、
   前記第１発振器の基準となる信号を発生する第２発振器と、
   前記第１周波数帯の信号に前記第２発振器と同期したパイロット信号を挿入するための合成器と、を有し、
   前記受信装置は、
   前記受信側周波数変換器に供給するローカル信号を発生するための第３発振器と、
   前記第３発振器の基準となる信号を発生する第４発振器と、
   前記受信側周波数変換器によって周波数変換された信号から前記パイロット信号を抽出する帯域通過フィルタと、
   前記帯域通過フィルタの前段に設けられ、前記パイロット信号が前記帯域通過フィルタの通過帯域内に位置するように、前記受信側周波数変換器から出力される信号を周波数変換するパイロット信号周波数変換器と、
   前記パイロット信号周波数変換器に供給するローカル信号を生成する第５発振器と、を有し、
   前記第４発振器は、前記帯域通過フィルタを通過した信号を基準信号として動作し、
   前記帯域通過フィルタの通過帯域幅は、前記第１発振器、前記第２発振器、前記第４発振器、および、前記第５発振器の発振周波数が変動した場合であっても、前記パイロット信号以外の成分を通過しない帯域幅に設定されていることを特徴とする送受信システム。
2. 前記第２発振器と前記パイロット信号の周波数比をＮとし、
   前記第２発振器が有する周波数変動幅をａ（Ｈｚ）とし、
   前記第１発振器と前記第２発振器の周波数比をα１とし、
   前記第４発振器が有する周波数変動幅をｄ（Ｈｚ）とし、
   前記第３発振器と前記第４発振器の周波数比をα２とし、
   前記第５発振器が有する周波数変動幅をｅ（Ｈｚ）とし、
   前記パイロット信号の周波数と、前記第１周波数帯の中で最も近接した周波数成分との間隔をｗ（Ｈｚ）とし、
   前記帯域通過フィルタの半値全幅をＳとした場合に、
   Ｓ＜２×（ｗ−Ｎ×ａ−α１×ａ−α２×ｄ−ｅ）
   を満たすように、前記帯域通過フィルタの半値全幅Ｓが設定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送受信システム。
3. 前記ｗが１ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項２に記載の送受信システム。

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