JP3784900B2 - ミリ波fsk送受信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はミリ波FSK(Frequency Shift Keying)送受信システムに関し、更に詳しくは多重反射の発生する構内通信で高品質な通信が求められるミリ波帯の親局1台と子局N個が無線にて通信を行なうミリ波FSK送受信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、親局1対子局N個と無線通信する方式としてTDMA方式がある。TDMA方式は、同一周波数を複数の無線局が使用するに際し、それぞれの信号が衝突しないように、各端末から送信される信号の送信タイミングを制御するものである。各無線局は、時間的に割り当てられた特定のタイムスロットにのみ信号を送出するようになっている。
【0003】
この場合、子局から親局に伝送する回線(上り回線)は連続した信号列を時間的に圧縮したバースト信号として伝送される。バースト長が短いフレームフォーマットを採用する場合、親局の受信回路では同期検波方式が取りにくいことや、実現容易な周波数安定度を許容した子局の局部発振器を採用した場合、親局に到来する異なった子局からのバースト信号間に搬送波の周波数偏差が生じ、通常のFSK・周波数弁別検波方式では、周波数変動に起因する符号誤り率の劣化が大きくなるという不具合がある。
【0004】
ここで、FSK・周波数弁別検波方式とは、図13に示すように、数値の“0”と“1”をそれぞれ異なる周波数f1,f2に割り当てるもである。従って、このような変調方式で送信される信号からデータを復元するためには、周波数弁別検波方式により周波数を数値の“0”と“1”に復調する。
【0005】
従来のFSK・周波数弁別検波方式の欠点をなくすため、差動FSKパーシャルレスポンス検波方式(DFSK)が用いられている。このDFSK方式は、通常のFSK・周波数弁別検波方式に対し、変調前のベースバンド信号列に送信符号変換回路と周波数弁別検波回路後段に、ベースバンド信号列を差分演算後、全波整流し、識別する受信回路を付加し、周波数変動に起因する符合誤り率(ビットエラーレート)を改善したものである。
【0006】
図14は差動FSKパーシャルレスポンス方式の送受信回路の一例を示す図である。図中のハッチングされた回路部分は従来の構成要素で、ハッチング以外の回路が新たに追加されたものである。
【0007】
送信データは、排他的論理和回路1の一方の入力に入る。そして、該排他的論理和回路1の出力は遅延フリップフロップ回路2に入る。該遅延フリップフロップ回路2の出力の一部は、排他的論理和回路1の他方の入力に入っている。従って、排他的論理和回路1は入力データと1クロック前の入力データとの排他的論理和をとる。
【0008】
そして、排他的論理和回路1と遅延フリップフロップ回路2とで送信符号変換回路を構成している。排他的論理和回路1の出力は、遅延フリップフロップ回路2により遅延された後、周波数変調回路(FM MOD)3に入り、該周波数変調回路3で図13に示すような変調を受けた後、変調出力(MOD OUT)として送信される。
【0009】
一方、受信したデータは、リミッタ回路(LIM)4に入り、帯域制限を受けた後、続く周波数弁別回路(DISC)5により周波数弁別され出力される。周波数弁別回路5の出力は、信号分配器6により2方向に分配される。該信号分配器6の一方の出力は、差動増幅回路(D AMP)8の正入力に入る。信号分配器6の他方の出力は、1ビットディレイ7により遅延された後、差動増幅回路8の負入力に入る。
【0010】
該差動増幅回路8は信号分配器6の出力と1ビットディレイ7の出力の差分を増幅する。そして、その出力は、全波整流回路9により全波整流された後、識別回路(DEC)10により変調されているデータが元のデータに復調され、データ出力となる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
前述した差動FSKパーシャルレスポンス方式では、受信信号が3値のアイパターンとなるため、所要のEb/No(ビットエネルギー/ノイズエネルギー比率)は、変調指数1において、FSK周波数弁別検波方式に比べ1.7dB劣化し、変調指数0.7では3.8dB劣化する。このことは、周波数変動が大きくなる程、ビットエラーレート(BER)が劣化することを示す。
【0012】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができるミリ波FSK送受信システムを提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
(1)図1は本発明の原理ブロック図である。図において、図14と同一のものは、同一の符合を付して示す。図において、3はデータ入力を受けて中間周波数に変換するFSK変調回路、20は該変調回路3の出力を局部発振回路の出力搬送波と混合して上下側波に変換する送信周波数変換手段、11は該送信周波数変換手段20の出力を無線で送信する少なくとも1個の送信アンテナである。これらFSK変調回路3と送信周波数変換手段20と送信アンテナ11とで子局側の構成を示している。
【0014】
12は該送信アンテナ11からの無線信号を受信する少なくとも1個の受信アンテナ、30は該受信アンテナ12の出力を受けて、受信上下側波帯域信号に対応する中間周波数帯に分離して周波数変換する受信周波数変換手段である。
【0015】
41,42は該受信周波数変換手段30の2つの出力を受けて元の中間周波数信号に復調するそれぞれ独立に設けられたIF帯復調回路、4は該IF帯復調回路41,42の出力を加算する加算手段である。44は該加算手段43の出力を受けて符号を再生する符号再生回路である。これら受信アンテナ12,受信周波数変換手段30,IF帯復調回路41,42,加算手段43及び符号再生回路44とで親局側の構成を示している。
【0016】
この発明の構成によれば、ミリ波帯の広帯域特性を活かし、IF帯のFSK変調波を送信周波数変換手段20により、上下側波帯にして送信し、受信側では両側側波帯を分離するミキサにより両側側波帯に対応するIF帯(IF1,IF2)に変換し、それぞれの側波帯の中間周波数をIF帯復調回路41,42で検波し、ベースバンドBB1,BB2に復調し、復調したベースバンド信号を加算手段43により加算することにより、上下側波帯の周波数変動分を0にした信号(BB3)を得ることができ、周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができる。
【0017】
(2)この場合において、前記送信アンテナ1個で直線偏波若しくは円偏波により送信し、該送信波である直線偏波若しくは円偏波を1個の受信アンテナで受信することを特徴としている。
【0018】
この発明の構成によれば、送信側及び受信側のそれぞれにアンテナ1個を設ける簡単な構成により、周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができる。
【0019】
(3)また、前記送信アンテナとして上側帯波を送信するアンテナと下側帯波を送信するアンテナ2個を用い、これらアンテナから直線偏波若しくは円偏波により送信し、
該送信波である直線偏波若しくは円偏波を1個の受信アンテナで受信することを特徴としている。
【0020】
この発明の構成によれば、送信側アンテナを2個にし、上下側波帯のそれぞれ毎に異なるアンテナにて送信することにより、送信側の干渉を少なくすることができる。
【0021】
(4)また、前記送信アンテナ1個で直線偏波若しくは円偏波により送信し、該送信波である直線偏波若しくは円偏波を上側帯波を送信するアンテナと下側帯波を送信するアンテナ2個の受信アンテナで受信することを特徴としている。
【0022】
この発明の構成によれば、受信側アンテナを2個にし、上下側波帯のそれぞれ毎に異なるアンテナにて受信することにより、受信側の干渉を少なくすることができる。
【0023】
(5)また、前記送信周波数変換手段からの送信符号形式として、バイポーラ符号又はマンチェスタ符号又はCMI符号の他、零連続抑圧符号を用いることを特徴としている。
【0024】
この発明の構成によれば、符号形式をバイポーラ符号又はマンチェスタ符号又はCMI符号等の直流分の少ない符号を用いることにより、コンパレータで符号をレベル識別する時の誤差分を少なくすることができる。
【0025】
(6)更に、前記上下側波帯に対応する2個のベースバンド信号の合成信号を前記加算手段で加算し、この加算結果を基準レベルで識別する符号再生回路でレベル識別する場合において、かつ該符号再生回路の入力部に、識別レベルを補正するための比較基準信号補正手段を設けたことを特徴としている。
【0026】
この発明の構成によれば、比較基準信号補正手段で識別レベルを調整することにより、識別レベルが合成波形の中点にくるようにすることができ、これにより、コンパレータ44aは、元のデータを正しく符号化することができる。
【0027】
図2は本発明の第1の実施の形態例を示すブロック図である。この実施の形態例は、送信側と受信側とにそれぞれアンテナを1個設けたものである。図1と同一のものは、同一の符号を付して示す。送信側において、21はFSK変調回路3の出力IFを受けて、局部発振回路の出力搬送波と混合して上下側波帯(USBとLSB)に変換する送信周波数変換回路、22は該送信周波数変換回路21に出力搬送波ftloを与える送信局部発振回路である。
【0028】
これら、送信周波数変換回路21と送信局部発振回路22とで、図1の送信周波数変換手段20を構成している。送信周波数変換回路21の2つの出力USBとLSBは、送信アンテナ(T ANT)11から送信される。
【0029】
受信側において、31は受信アンテナ(R ANT)12で受信した信号を受けて、受信上下側波帯域信号に対応する中間周波数帯IF1とIF2に分離して周波数変換する受信周波数変換手段、32は該受信周波数変換回路31に局部発振周波数frloを与える受信局部発振回路である。これら受信周波数変換回路31と受信局部発振回路32とで図1の受信周波数変換手段30を構成している。
【0030】
41は受信周波数変換回路31の出力中間周波数帯IF1を受けて、元のベースバンドに復調する第1のIF帯復調回路、42は受信周波数変換回路31の出力中間周波数帯IF2を受けて、元のベースバンドに復調する第2のIF帯復調回路である。第1のIF帯復調回路41からはベースバンド信号BB1が出力され、第2のIF帯復調回路42からはベースバンド信号BB2が出力される。
【0031】
43は前記ベースバンド信号BB1とBB2とを受けて加算する加算手段としての演算増幅回路である。44は該演算増幅回路43の出力BB3を受けて、元の符号データを再生する符号再生回路である。このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。
【0032】
入力データ(DATA IN)を中間周波数(IF)帯にてFSK変調を行なうFSK変調回路3に入力し、その変調出力信号IFを送信周波数変換回路(アップコンバータ)21に入力する。
【0033】
送信周波数変換回路21は、送信局部発振回路22から与えられる周波数ftloと混合し、上側側波帯信号USB(周波数f=ftlo+IFt)と、下側側波帯信号LSB(周波数=ftlo−IFt)を出力し、送信アンテナ11から送信する。ここで、IFtは中間周波数である。この場合において、送信アンテナ11から送信される信号は、直線偏波若しくは円偏波の何れの方式であってもよい(以下同じ)。
【0034】
この送信した上下側波帯信号(USBとLSB)は、親局の受信アンテナ12で受信され、イメージリジェクション形ミキサ等により、側波帯を分離する受信周波数変換回路(ダウンコンバータ)31に入力される。該受信周波数変換回路31は、送信局部発振周波数ftloと略等しい受信局部発振周波数frloを受けてこれと混合し、上側側波帯信号に対応した中間周波数信号IF1と、下側側波帯信号に対応した中間周波数信号IF2に分離して出力する。
【0035】
IF1の信号は、帯域制限、増幅、周波数弁別検波を行なう第1のIF帯復調回路41に入り、FSK検波信号BB1を出力する。同様にして、第2のIF帯復調回路は、FSK検波信号BB2を出力する。
【0036】
これらBB1及びBB2のベースバンド信号は、続く演算増幅回路43に入り、その加算合成出力BB3を得る。この合成出力BB3を符号再生回路44に入力し、クロック再生と識別を行ない、再生されたデータパルスを出力(DATAOUT)としている。
【0037】
前述の合成出力BB3は、演算増幅回路43の利得(ゲイン)をGとすると、
BB3=G(BB1+BB2) (1)
で表される。
【0038】
ここで、下側側波帯に対応したBB2の信号は、上側側波帯に対応したBB1に対して逆相の関係にあるので、BB3は伝送路の特性が等しい場合には、その振幅はBB1の2倍となる。
【0039】
符号誤り率(BER)は、上下側波帯信号のそれぞれの雑音も合成されるので、通常のFSK周波数弁別検波方式と同程度となるが、差動FSKパーシャルレスポンスよりもよくなる。
【0040】
一方、局部発振回路の周波数変動に対するBB3の合成出力は、送信局部発振周波数のみΔfだけ高く変動する場合を仮定すると、上下側波帯周波数は共にΔfだけ高くなる。しかしながら、受信側では、IF1は+Δfだけ高くなり、IF2は−Δfだけ低くなるので、受信IFの変動による各周波数検波電圧の変動分をΔEとすると、合成出力BB3は(1)式を参考にして
BB3=G(BB1+ΔE+BB2−ΔE) (2)
となるので、ΔEはキャンセルされる。
【0041】
従って、従来の差動FSKパーシャルレスポンス方式と同様に、局部発振回路の周波数変動による識別レベルの誤差が発生せず、Δfの周波数偏差を有する子局からのバースト信号でもその最適識別レベルは変動しない。
【0042】
この実施の形態例によれば、ミリ波帯の広帯域特性を活かし、IF帯のFSK変調波を送信周波数変換手段20により、上下側波帯にして送信し、受信側では両側側波帯を分離するミキサにより両側側波帯に対応するIF帯(IF1,IF2)に変換し、それぞれの側波帯の中間周波数をIF帯復調回路41,42で検波し、ベースバンドBB1,BB2に復調し、復調したベースバンド信号を加算手段43により加算することにより、上下側波帯の周波数変動分を0にすることができ、周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができる。
【0043】
また、この実施の形態例によれば、送信側及び受信側のそれぞれにアンテナ1個を設ける簡単な構成により、周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができる。
【0044】
図3は本発明の第2の実施の形態例を示すブロック図である。図2と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す実施の形態例は、スペースダイバシティ用に送信側の送信アンテナを上下側波帯のそれぞれに設けたものである。図の11aは上側側波帯に対応して設けられた送信アンテナ、11bは下側側波帯に対応して設けられた送信アンテナである。その他の構成は、図2と同じである。このように、構成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。
【0045】
FSK変調回路3により変調された中間周波数IF信号を、送信周波数変換回路21により上下側波帯USB,LSBに変換する。そして、上側側波帯USBを送信アンテナ11aより、下側側波帯LSBを送信アンテナ11bより分離して送信する。
【0046】
受信信号は、イメージリジェクション形ミキサ等の上下側波帯を分離して中間周波数(IF)信号に変換する受信周波数変換回路31により、側波帯に対応する中間周波数信号IF1,IF2に変換され出力される。
【0047】
該受信周波数変換回路31のそれぞれの出力IF1,IF2はそれぞれIF帯復調回路41,42に入り、IF1,IF2に対応するベースバンド信号BB1とBB2に復調され、出力される。演算増幅回路43は、それぞれのベースバンド信号BB1とBB2を加算し、加算結果をBB3として出力する。BB3には周波数変動分は含まれない。
【0048】
この加算されたベースバンド信号BB3は、続く符号再生回路44に入り、符号再生される。
この実施の形態例によれば、送信アンテナを2個にし、上下側波帯のそれぞれ毎に異なるアンテナで送信することにより、送信側の干渉を少なくすることができる。
【0049】
図4は送信周波数変換回路の一実施の形態例を示す図である。図3と同一のものは、同一の符号を付して示す。データ入力は、中間周波数変調回路(FSK変調回路)3に入り、中間周波数IFに変換される。そして、該中間周波数変調回路3の出力は、90゜ハイブリッド50の一方のポートに入る。該90゜ハイブリッド50の他方のポートには終端用のダミー負荷DLが接続されている。そして、該90゜ハイブリッド50は、0゜と−90゜の90゜位相の異なる信号を発生する。
【0050】
一方、局部発信回路22は周波数ftloの信号を発生する。この信号は、0゜ハイブリッド51のポートに入る。該0゜ハイブリッド51は同位相の2つの信号を発生する。該0゜ハイブリッド51の2つの出力は、それぞれ90゜ハイブリッド52と53の一方のポートに入る。
【0051】
ハイブリッド52の他方のポートには、前記90゜ハイブリッド50の−90゜出力がダイオードDを介して入力され、ハイブリッド53の他方のポートには、前記90゜ハイブリッド50の0゜出力がダイオードDを介して入力される。
【0052】
これら90゜ハイブリッド52と53は送信平衡ミキサを構成しており、これら90゜ハイブリッド52と53の出力は90゜ハイブリッド54のポートに入る。90゜ハイブリッド54は、上側側波帯USBと下側側波帯LSBを出力し、それぞれの送信アンテナ11a,11bから送信する。
【0053】
なお、送信周波数変換手段からの送信符号形式として、バイポーラ符号又はマンチェスタ符号又はCMI符号を用いることができる。ここで、マンチェスタ符号とは、データ“0”の時に、“1,0”、データ“1”の時に“0,1”に対応させた符号であり、CMI符号は、“0”を“1”に、“1”を“11”,“00”交互にして“0”の連続を防止するようにした符号である。
【0054】
この実施の形態例によれば、符号形式をバイポーラ符号又はマンチェスタ符号又はCMI符号等の直流分の少ない符号を用いることにより、コンパレータで符号をレベル識別する時の誤差分を少なくすることができる。
【0055】
図4に示す実施の形態例によれば、送信平衡ミキサとハイブリッドを組み合わせることにより、バンドパスフィルタ(BPF)を用いないで上下側波帯を分離することができる。
【0056】
図5は本発明の第3の実施の形態例を示すブロック図である。図2と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す実施の形態例は、スペースダイバシティ用に受信側の受信アンテナを上下側波帯のそれぞれに設けたものである。図の12aは上側側波帯に対応して設けられた受信アンテナ、12bは下側側波帯に対応して設けられた受信アンテナである。その他の構成は、図2と同じである。このように、構成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。
【0057】
FSK変調回路3により変調された中間周波数IF信号を、送信周波数変換回路21により上下側波帯USB,LSBに変換する。そして、上側側波帯USBと下側側波帯LSBを送信アンテナ11より送信する。
【0058】
受信信号は、上下側波帯毎に設けられた受信アンテナ12aと12bにより受信され、受信周波数変換回路31に入る。イメージリジェクション形ミキサ等の上下側波帯を分離して中間周波数(IF)信号に変換する受信周波数変換回路31により、側波帯に対応する中間周波数信号IF1,IF2に変換され出力される。
【0059】
該受信周波数変換回路31のそれぞれの出力IF1,IF2はそれぞれIF帯復調回路41,42に入り、IF1,IF2に対応するベースバンド信号BB1とBB2に復調され、出力される。演算増幅回路43は、それぞれのベースバンド信号BB1とBB2を加算し、加算結果をBB3として出力する。加算出力BB3には周波数変動分は含まれない。
【0060】
この加算されたベースバンド信号BB3は、続く符号再生回路44に入り、符号再生される。
この実施の形態例によれば、受信アンテナを2個にし、上下側波帯のそれぞれ毎に異なるアンテナで受信することにより、受信側の干渉を少なくすることができる。
【0061】
図6は送信周波数変換回路の他の実施の形態例を示す図で、図5における送信周波数変換回路を示している。この実施の形態例は、IF帯FSK変調波IFを、ダイオードDと90゜ハイブリッド60を用いた平衡送信ミキサにより上下側波帯USBとLSBを出力するようにしたものである。
【0062】
図7は受信周波数変換回路の一実施の形態例を示す図で、図5における受信周波数変換回路を示している。局部発信回路32の出力は0゜ハイブリッド61に入り、該0゜ハイブリッド61は同位相の2個の周波数信号を出力し、イメージリジェクションミキサ62と63の一方の入力に入る。イメージリジェクションミキサ62は、上側側波帯USBに対応して設けられたものであり、イメージリジェクションミキサ63は、下側側波帯LSBに対応して設けられたものである。
【0063】
受信アンテナ12aで受信された信号はイメージリジェクションミキサ62に入り、受信アンテナ12bで受信された信号はイメージリジェクションミキサ63に入る。イメージリジェクションミキサ62は、受信信号USBと局部発信周波数をミックスして中間周波数信号IF1を出力し、イメージリジェクションミキサ63は、受信信号LSBと局部発信周波数をミックスして中間周波数信号IF2を出力する。
【0064】
図8は本発明のスペースダイバーシティにおける効果を説明する図である。(a)はデータ波形、(b)はBB1出力波形、(c)はBB2出力波形、(d)はBB1とBB2の合成出力であるBB3の波形、(e)は識別パルスである。
【0065】
ミリ波帯のように、アンテナの指向性を鋭くすることができ、かつ見通し内で直接波が反射波より大きく、直接波と反射波の相対遅延時間が変調符号の周期Tの1/2の場合について示す。
【0066】
上側側波(USB)のアンテナには直接波f1と遅延波f2が入力し、これらの検波出力を直接波による検波信号と、シンボル周期Tの1/2遅延、振幅1/3の遅延波により検波信号が重畳した場合を仮定し、下側側波(LSB)の受信アンテナからの検波信号はLSBのみ受信し、遅延波の検波出力はない場合の各ベースバンド復調波形を示している。(c)のf3がBB2出力である。
【0067】
BB1には(b)に示すように遅延波による検波信号f2が重畳されている。一方、BB2出力f3には(c)に示すように遅延波成分は重畳されていない。このようなBB1とBB2を演算増幅回路43により加算すると、(d)に示すような合成波形が得られる。
【0068】
(d)において、f4は検波信号f1,f2,f3の合成信号、f5は検波信号f1とf3の合成波形である。(d)において、Edecは識別レベルである。合成波形には、このようなオフセットが重畳されることがある。即ち、加算演算後の信号波形の平均値は上昇するので、遅延を受けない場合の最適識別レベルで固定すると識別誤差が生じる。この結果、符号誤り率の所要S/Nが劣化する。
【0069】
そこで、識別レベルが合成波形の丁度中点にくるように、直流成分の補正を行なう必要がある。図8の例で言うと、Edecが合成波形の中点にくるように、直流電圧で補正してやる必要がある。
【0070】
図9はスペースダイバシティの比較基準信号補正回路の一実施の形態例を示す図である。受信周波数変換回路31で上側側波帯USBの中間周波数IF1と、下側側波帯LSBの中間周波数IF2に分離される。これら中間周波数IF1とIF2は、それぞれ周波数弁別回路65,66に入力され、周波数信号に変換される。
【0071】
周波数弁別回路65,66の出力は、演算増幅回路43を構成する演算増幅器(オペアンプ)43aにより加算される。オペアンプ43aの出力の一部は、抵抗を介して符号再生回路44を構成するコンパレータ44aの正入力に入る。一方、オペアンプ43aの出力の一部はバッファアンプ67に入り、該バッファアンプ67の出力は、抵抗R1とコンデンサC1より構成されるローパスフィルタに入る。
【0072】
該ローパスフィルタの出力はコンパレータ44aの負入力に入っている。該コンパレータ44aの負入力には、抵抗R2を介して基準電圧Erも入っている。このような構成によれば、コンパレータ44aの負入力に、図8で説明した識別レベルEdecを合成波形の中点に持ってくるための補正電圧を、ローパスフィルタから入力してやることができ、Edecが合成波形の中点にくるようになる。これにより、コンパレータ44aは、元のデータを正しく符号化することができる。
【0073】
なお、フェージング変化の速度に追従して識別レベルを変化させる場合には、ローパスフィルタのC1,R1の時定数を、フェージング変化に合わせて決定するとよい。
【0074】
図10はスペースダイバシティの比較基準信号補正回路の他の実施の形態例を示す図である。図9と同一のものは、同一の符号を付して示す。この実施の形態例は、オペアンプ43aの出力からクロック抽出回路68によりクロックを抽出し、この抽出したクロックをクロックカウンタ69に入力する。該クロックカウンタ66はクロックをカウントし、所定の周期でサンプルパルスを発生する。そして、このサンプルパルスをサンプルホールド回路70に与えてやり、この時のオペアンプ43aの出力をホールドし、ホールドされた電圧値をEdecを補正するための直流電圧としてコンパレータ44aに与えるようにしたものである。
【0075】
このような構成によれば、コンパレータ44aの負入力に、図8で説明した識別レベルEdecを合成波形の中点に持ってくるための補正電圧を、サンプルホールド回路70から入力してやることができ、Edecが合成波形の中点にくるようになる。これにより、コンパレータ44aは、元のデータを正しく符号化することができる。
【0076】
図11,図12は本発明の動作説明図で、図11は送信側の、図12は受信側のそれぞれ動作を示している。図5と同一のものは、同一の符号を付して示す。送信側において、A点はデータ入力を、B点はFSK変調回路3の出力を、C点は送信周波数変換回路21の出力をそれぞれ示している。
【0077】
D点は上側波のバンドパスフィルタ31aの出力を、E点は下側波のバンドパスフィルタ31cの出力を、F点はIFバンドパスフィルタ41bの出力を、G点はIFバンドパスフィルタ42bの出力を、H点は周波数弁別回路41cの出力を、I点は周波数弁別回路42cの出力をそれぞれ示している。
縦軸は周波数スペクトルの強さを、横軸は周波数を示す。
【0078】
送信周波数変換回路21からは、通常は局部発振周波数ftloを中心として上下にIFtだけ離れた周波数fUSB,fLSBで送信されている。ここで、送信局部発振回路22の出力がΔFだけ変動した場合、C点に示すように、上側側波帯出力fUSB,fLSB共に+ΔFだけ高くなる。
【0079】
受信側では、受信局部発振回路32は、ほぼ送信局部発振回路22の出力周波数ftloと等しい周波数frloを発生している。図12において、31aは受信アンテナ12aの出力を受けて上側波のみを通過させる第1のバンドパスフィルタ(BPF1)、31bは該バンドパスフィルタ31aの出力を受けて受信局部発振回路32の出力をミックスして中間周波数IF1を出力するミックス回路で、これらバンドパスフィルタ31aとミックス回路31bとで図5の受信周波数変換回路31を構成している。
【0080】
同様に、31cは受信アンテナ12bの出力を受けて下側側波のみを通過させる第2のバンドパスフィルタ(BPF2)、31dは該バンドパスフィルタ31cの出力を受けて受信局部発振回路32の出力をミックスして中間周波数IF2を出力するミックス回路で、これらバンドパスフィルタ31cとミックス回路31dとで図5の受信周波数変換回路31を構成している。
【0081】
それぞれのミックス回路31b,31dの出力は、IFA(IFアンプ)41a,IFA(IFアンプ)42aに入り、IFA41a,IFA42aの出力はそれぞれIFBF41b,IFBF42bに入る。そして、各IFBF41b,IFBF41eの出力は、周波数弁別回路41c,42cに入り、これら周波数弁別回路41c,42cからベースバンド信号BB1,BB2が出力される。これらBB1,BB2の出力は、加算器43に入り、合成され、BB3となる。
【0082】
IFアンプ41a,IFバンドパスフィルタ41b及び周波数弁別回路41cとで第1のIF帯復調回路41を構成し、IFアンプ42a,IFバンドパスフィルタ42b及び周波数弁別回路42cとで第2のIF帯復調回路42を構成している。
【0083】
この場合において、送信側で送信局部発振周波数ftloがΔFだけ変動した場合、受信側では、IF1がΔFだけ高くなり、IF2はΔFだけ低くなる。また、受信局部発振周波数frloのみがΔFだけ高く変動した場合には、IF1はΔFだけ低く、IF2はΔFだけ高くなる。何れの場合にも、加算器43の出力はこれら変動成分が除去されたものになり、識別電圧の誤差にはならないことが分かる。
【0084】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、
(1)請求項1記載の発明によれば、
データ入力を受けて中間周波数に変換するFSK変調回路と、該変調回路の出力を局部発振回路の出力搬送波と混合して上下側波に変換する送信周波数変換手段と、該送信周波数変換手段の出力を無線で送信する少なくとも1個の送信アンテナと、該送信アンテナからの無線信号を受信する少なくとも1個の受信アンテナと、該受信アンテナの出力を受けて、受信上下側波帯域信号に対応する中間周波数帯に分離して周波数変換する受信周波数変換手段と、該受信周波数変換手段の2つの出力を受けて元の信号に復調するそれぞれ独立に設けられたIF帯復調回路と、該IF帯復調回路の出力を加算する加算手段とを含んで構成されることにより、
ミリ波帯の広帯域特性を活かし、IF帯のFSK変調波を送信周波数変換手段20により、上下側波帯にして送信し、受信側では両側側波帯を分離するミキサにより両側側波帯に対応するIF帯(IF1,IF2)に変換し、それぞれの側波帯の中間周波数をIF帯復調回路で検波し、ベースバンドBB1,BB2に復調し、復調したベースバンド信号を加算手段43により加算することにより、上下側波帯の周波数変動分を0にすることができ、周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができる。
【0085】
(2)請求項2記載の発明によれば、
前記送信アンテナ1個で直線偏波若しくは円偏波により送信し、該送信波である直線偏波若しくは円偏波を1個の受信アンテナで受信することにより、
送信側及び受信側のそれぞれにアンテナ1個を設ける簡単な構成により、周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができる。
【0086】
(3)請求項3記載の発明によれば、
前記送信アンテナとして上側帯波を送信するアンテナと下側帯波を送信するアンテナ2個を用い、これらアンテナから直線偏波若しくは円偏波により送信し、該送信波である直線偏波若しくは円偏波を1個の受信アンテナで受信することにより、
送信側アンテナを2個にし、上下側波帯のそれぞれ毎に異なるアンテナにて送信することにより、送信側の干渉を少なくすることができる。
【0087】
(4)請求項4記載の発明によれば、
前記送信アンテナ1個で直線偏波若しくは円偏波により送信し、該送信波である直線偏波若しくは円偏波を上側帯波を送信するアンテナと下側帯波を送信するアンテナ2個の受信アンテナで受信することにより、
受信側アンテナを2個にし、上下側波帯のそれぞれ毎に異なるアンテナにて受信することにより、受信側の干渉を少なくすることができる。
【0088】
(5)請求項5記載の発明によれば、
前記送信周波数変換手段からの送信符号形式として、バイポーラ符号又はマンチェスタ符号又はCMI符号の他、零連続抑圧符号を用いることにより、
符号形式をバイポーラ符号又はマンチェスタ符号又はCMI符号等の直流分の少ない符号を用いることにより、コンパレータで符号をレベル識別する時の誤差分を少なくすることができる。
【0089】
(6)請求項6記載の発明によれば、
前記上下側波帯に対応する2個のベースバンド信号の合成信号を前記加算手段で加算し、この加算結果を基準レベルで識別する符号再生回路でレベル識別する場合において、かつ該符号再生回路の入力部に、識別レベルを補正するための比較基準信号補正手段を設けることにより、
比較基準信号補正手段で識別レベルを調整することにより、識別レベルが合成波形の中点にくるようにすることができ、これにより、コンパレータは、元のデータを正しく符号化することができる。
【0090】
上述したように、本発明によれば、周波数変動や位相ジッタの許容度が広く、ミリ波帯のMMIC(ミリ波モノリシックIC)化が容易であるという特徴があり、フレームの短いTDMAバースト波の搬送周波数変動に起因する符号誤り率特性の劣化を抑えることができ、所要C/Nも差動FSKパーシャルレスポンス検波方式より良好にすることができる。また、マルチパス干渉対策のスペースダイバシティが容易という利点があり、小型で低価格の無線システムに有効である。また、スペースダイバシティの構成も容易である。
【0091】
このように、本発明によれば周波数変動に対してもその変動を吸収して安定な受信を行なうことができるミリ波FSK送受信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理ブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態例を示すブロック図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態例を示すブロック図である。
【図4】送信周波数変換回路の一実施の形態例を示す図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態例を示すブロック図である。
【図6】送信周波数変換回路の他の実施の形態例を示す図である。
【図7】受信周波数変換回路の一実施の形態例を示す図である。
【図8】本発明の効果の説明図である。
【図9】スペースダイバシティの比較基準信号補正回路の一実施の形態例を示す図である。
【図10】スペースダイバシティの比較基準信号補正回路の他の実施の形態例を示す図である。
【図11】本発明の動作説明図である。
【図12】本発明の動作説明図である。
【図13】FSK変調方式の説明図である。
【図14】差動FSKパーシャルレスポンス方式の送受信回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
3 FSK変調回路
11 送信アンテナ
12 受信アンテナ
20 送信周波数変換回路
30 受信周波数変換回路
41 IF帯復調回路
42 IF帯復調回路
43 加算手段
44 符号再生回路
Claims (6)
- データ入力を受けて中間周波数に変換するFSK変調回路と、
該変調回路の出力を局部発振回路の出力搬送波と混合して上下側波に変換する送信周波数変換手段と、
該送信周波数変換手段の出力を無線で送信する少なくとも1個の送信アンテナと、
該送信アンテナからの無線信号を受信する少なくとも1個の受信アンテナと、
該受信アンテナの出力を受けて、受信上下側波帯域信号に対応する中間周波数帯に分離して周波数変換する受信周波数変換手段と、
該受信周波数変換手段の2つの出力を受けて元の信号に復調するそれぞれ独立に設けられたIF帯復調回路と、
該IF帯復調回路の出力を加算する加算手段
とを含んで構成されることを特徴とするミリ波FSK送受信システム。 - 前記送信アンテナ1個で直線偏波若しくは円偏波により送信し、
該送信波である直線偏波若しくは円偏波を1個の受信アンテナで受信することを特徴とする請求項1記載のミリ波FSK送受信システム。 - 前記送信アンテナとして上側帯波を送信するアンテナと下側帯波を送信するアンテナ2個を用い、これらアンテナから直線偏波若しくは円偏波により送信し、
該送信波である直線偏波若しくは円偏波を1個の受信アンテナで受信することを特徴とする請求項1記載のミリ波FSK送受信システム。 - 前記送信アンテナ1個で直線偏波若しくは円偏波により送信し、
該送信波である直線偏波若しくは円偏波を上側帯波を送信するアンテナと下側帯波を送信するアンテナ2個の受信アンテナで受信することを特徴とする請求項1記載のミリ波FSK送受信システム。 - 前記送信周波数変換手段からの送信符号形式として、バイポーラ符号又はマンチェスタ符号又はCMI符号の他、零連続抑圧符号を用いることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のミリ波FSK送受信システム。
- 前記上下側波帯に対応する2個のベースバンド信号の合成信号を前記加算手段で加算し、この加算結果を基準レベルで識別する符号再生回路でレベル識別する場合において、
該符号再生回路の入力部に、識別レベルを補正するための比較基準信号補正手段を設けたことを特徴とする請求項5記載のミリ波FSK送受信システム。
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