JP3842394B2 - 無線機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線信号を扱う無線機に関し、特に最小のシステム構成で様々な通信システムに対応可能な無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線機は、図５に示すように、音声信号を電気信号に変換するマイク１と、その出力をデジタル符号に変換する音声コーデック３と、その出力を通信システムで決められたデータ系列に変換するチャネルコーダ５と、その出力をＩ信号、Ｑ信号に変換する波形生成回路７と、その出力を変調する変調器９と、変調された出力を特定の周波数に変換し増幅した後アンテナ１１より出力する無線送信部１３とを有すると共に、アンテナ１１で受信した信号を増幅し特定の周波数に変換してチャネル分離を行う無線受信部１５と、その出力を復調してＩ信号、Ｑ信号にする復調器１７と、復調された出力をデジタル化し通信システムで決められたデータ系列に変換する波形整形回路１９と、その出力を音声デジタル信号に変換するチャネルデコーダ２１と、その出力を上記音声コーデック３によりアナログ音声信号に変換した後その音声信号を音声に変換するスピーカ２３とを有している。
上記変調器９と復調器１７は、アナログ的に信号処理を行うのが一般的ではあるが、最近ではＡＳＩＣやＦＰＧＡ等によりデジタル的に信号処理を行うものもある。また、上記音声コーデック３とチャネルコーダ５と波形生成回路７と波形整形回路１９とチャネルデコーダ２１は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡやＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）等によりその機能を実現している。
【０００３】
さらに、上記無線機は、ＣＰＵ２５とタイミングコントロール２７およびメモリ２９等で構成される制御部３１と表示操作部３３とを有している。上記制御部３１は、無線送信部１３と無線受信部１５と音声コーデック３とチャネルコーダ５と波形生成回路７と波形整形回路１９とチャネルデコーダ２１とを通信システムのプロトコルに従って制御する様になっている。
このような従来の無線機は、一つの通信システムに対応して無線送信部と無線受信部および信号処理部とが設けられた構成となっているため、他の異なる通信システムに対しては、送受信周波数の相違、変復調方式の相違、音声符号化方式の相違、通信プロトコルの相違等によりそのまま使用することができなかった。
【０００４】
図６に従来の通信システムの運用形態の一例を示す。無線通信システム（Ａ）３５では専用の携帯無線機である携帯端末（ａ）３７が使用され、無線通信システム（Ｂ）３９では専用の携帯無線機である携帯端末（ｂ）４１が使用される。無線通信システム（Ａ）３５と無線通信システム（Ｂ）３９は異なるシステムのため、これら両システムを使用したい場合はそれぞれの通信システムに対応した携帯端末（ａ）３７と携帯端末（ｂ）４１とを携帯しなければならない。このため、両方のシステムを利用しようとすると双方の端末を購入しなければならないため価格的に大いに不利であった。また、特に携帯無線機の使用者は利用する通信システム毎に各通信システムで使用可能な携帯無線機を携帯しなければならず携帯性が著しく劣るという問題もあった。
このため、上記携帯無線機等の端末装置の汎用性を高めるための対策が行われつつある。例えば、特開平４−４３７２４号公報に記載されている技術は、一つの端末装置で複数の周波数バンドを利用するために、各バンドに共通した制御回路を装備したコモンユニットと、各バンドに対応する複数のバンドユニットとを備えて一つの通信機を構成する様にしたものである。
また、特開平８−１８６５１６号公報に記載されている技術は、異なる通信システムに１台の携帯無線機で対応できるように、各通信システムに対応したソフトウェアを記憶したメモリと変復調器を含む無線回路をモジュール化し、主にＤＳＰで構成されたベースバンド処理部を含む携帯無線機本体に上記モジュールを着脱可能とすることにより処理手段や周波数バンドの相違に対処するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平４−４３７２４号公報のものは、異なる複数のバンドユニットを備えているために、端末装置全体が大型化することは避けられず固定局としてはある程度実用化が可能ではあるが、携帯無線機には適用することは困難であった。
また、上記特開平８−１８６５１６号公報のものは、携帯無線機を構成している１部の構成部品をモジュール化して交換することにより、その汎用性を高める工夫がされているが、モジュール化した無線部は、ベースバンド処理部とはＩ信号、Ｑ信号で信号の授受を行うことから変調器、復調器を装備するため回路規模が大きくなり小型化に不利であり携帯性が悪いとともに、上記変復調器を持つ多数のモジュール化部を用意しなければならないためコスト高になってしまう問題もあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の無線機を用いることなく１台で複数の通信システムに対応可能であると共に、携帯性にすぐれた無線機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、無線信号を使って情報のやり取りを行うための無線機であって、無線信号の送受信機能を有し、前記無線機のケース挿入部に着脱自在に装着されるモジュール無線部と、該モジュール無線部を介して送受信される信号の信号処理及び音声とデータ信号の授受を行い、前記ケースに内装される信号処理部と、を有した無線機において、前記信号処理部から送出されるアナログ信号を周波数変換し増幅した後、所要の周波数、パワーにより送信する送信部と、無線信号を周波数変換し増幅した後、前記信号処理部へアナログ信号として送出する受信部と、前記モジュール無線部を前記ケース挿入部へ装着することにより特定の信号を発信するコネクタ部と、を有し、前記信号処理部は、前記モジュール無線部の受信部から送出される無線アナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力するデジタル信号を帯域制限して復調処理した後、音声若しくはデータ信号に変換し、音声若しくはデータ信号をベースバンド処理し変調してデジタル信号として出力するＤＳＰと、該ＤＳＰの出力するデジタル信号を受けてアナログ変換して前記モジュール無線部の送信部へ出力するＤ／Ａ変換器と、少なくともＣＰＵ、タイミングコントロール及びメモリを有する制御部と、を有し、前記制御部は、前記コネクタ部から発信された前記特定の信号により、前記メモリにロードされているソフトウェアの中から前記モジュール無線部に対応したソフトウェアをダウンロードし、当該ソフトウェアに基づいて前記ＤＳＰ、前記Ｄ／Ａ変換器、前記Ａ／Ｄ変換器及び前記モジュール無線部を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の特徴は、上記信号処理部が、高速動作可能なＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、およびチャネル分離や変調、復調処理をデジタル的、ソフト的に行うためのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）を１個または複数有するか、あるいはハードロジック的に行うためのＦＰＧＡまたはＡＳＩＣを１個または複数有することである。
本発明の他の特徴は、複数の周波数変換部を所有し選択して使用することにより一つで複数のバンドに対応可能とするモジュール無線部を、通信システムに対応して選択して共通の信号処理部とアンテナを内装している無線機のケースに内装し、その信号処理部とアンテナに対してコネクタ、またはトランス等により電気的、電磁誘導的に接続し、上記モジュール無線部と信号処理部の信号の授受は、Ｉ信号、Ｑ信号といったベースバンド信号処理されたものではなく、変調がかかった状態のＲＦ帯またはＩＦ帯のチャネル分離等帯域制限されていない無線信号で行い、狭帯信号域、広帯域信号、または複数の信号を同時に授受する様にしたことである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図示した実施形態に基づいて説明する。図１は本発明による無線機の一実施形態を示す概略構成図である。
図１に示す様に、この無線機は、モジュール無線部４３と、信号処理部４５を有する無線機ケース４７とで分割構成されており、上記モジュール無線部４３は上記無線機ケース４７のモジュール無線部挿入部４９内に着脱自在に装着される様になっている。この無線機ケース４７内には、アンテナ５１、マイク５３、スピーカ５５、表示部５７、キー操作部５９が固定的に設置され、上記信号処理部４５は無線機ケース１内に固定的に内装される。
一方、上記モジュール無線部４３は、本実施形態では無線機ケース４７に設けたモジュール無線部挿入部４９を通して上記無線機ケース４７に着脱可能とされ、装着時は上記信号処理部４５とアンテナ５１に対してコネクタ６１を介して電気的に接続される様になっている。また、本実施形態では上記モジュール無線部４３は情報端末機等への対応を考慮しＰＣＭＣＩＡ規格に準拠した小型のカード型に形成されている。
【０００９】
図２は上記モジュール無線部４３と信号処理部４５の内部構成を示すブロック図である。上記信号処理部４５は、マイク５３により音声信号を電気信号に変換し、その出力をデジタル符号に変換する音声コーデック６３と、送信系としてその出力を通信システムで決められたデータ系列に変換するチャネルコーダ６５と、その出力をＩ信号、Ｑ信号に変換する波形生成回路６７と、その出力を変換する変調器６９と、変調されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器７１とを有する。
また、上記信号処理部４５は、受信系として、上記モジュール無線部４３からのＲＦ帯またはＩＦ帯の無線アナログ信号をデジタル信号に変換する高速Ａ／Ｄ変換器７３と、この信号をベースバンド信号変換し帯域制限を行うチャネル分離器７５と、帯域制限された信号を復調してＩ信号、Ｑ信号にする復調器７７と、復調された出力をデジタル化し通信システムで決められたデータ系列に変換する波形整形回路７９と、その出力を音声デジタル信号に変換するチャネルデコーダ８１とを有し、その出力を上記音声コーデック６３によりアナログ音声信号に変換した後その音声信号をスピーカ５５により音声に変換する。
【００１０】
本実施形態では、上記音声コーデック６３と送信系のチャネルコーダ６５、波形生成回路６７、変調器６９と、受信系のチャネル分離器７５、復調器７７、波形整形回路７９、チャネルデコーダ８１とはＤＳＰ８３でその機能が実現されている。ここで、上記受信系のチャネル分離器７５はＤＤＣ（デジタルダウンコンバータ）等の間引き機能を有する特化デバイスで実現することもできる。また、上記信号処理部４５には、ＣＰＵ８５とタイミングコントロール８７およびメモリ８９等で構成される制御部９１と、表示操作部９３とが備えられ、外部のソフトウェアをダウンロードするか自己のソフトウェアをダウンロードすることにより、ＤＳＰ８３と上記モジュール無線部４３とＤ／Ａ変換器７１とＡ／Ｄ変換器７３の動作を通信システムに合うように制御する。
【００１１】
すなわち、上記信号処理部４５は、音声もしくはデータ信号をベースバンド処理し変調した後無線信号に変換して上記モジュール無線部４３の送信部に送出する送信系と、上記モジュール無線部４３の受信部から送出される無線信号をアナログデジタル変換した後帯域制限し、復調処理した後音声もしくはデータ信号に変換する受信系と、上記モジュール無線部４３を装着することにより上記モジュール無線部４３から発信される特定の信号により、上記モジュール無線部４３に対応したソフトウェアをダウンロードすることが可能なメモリ８９と、上記送信系、受信系、および上記モジュール無線部４３を制御する制御部とを備え、上記無線機のケース４７に固定的に内装され、信号処理がＤＳＰによりソフトウェア的に処理されるため、通信システムの違いに柔軟に対応できる。
【００１２】
また、上記信号処理部４５においては、高速動作可能なＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、およびチャネル分離や変調、復調処理をハードロジック的に行うためのＦＰＧＡまたはＡＳＩＣを１個または複数有する構成としても良い。
一方、上記モジュール無線部４３は、上記信号処理部４５からのアナログ変換された変調波信号を受けて、特定の周波数に変換し電力増幅した後アンテナ５１に供給して送信を行う無線送信部９５と、アンテナ５１で受信した無線信号を増幅し特定のＩＦ帯の周波数に周波数変換する無線受信部９７とを備えている。
この実施形態においては、上記モジュール無線部４３を信号処理部４５にコネクタ６１で電気的に接続することによってコネクタ６１の一部分が短絡し、これにより上記信号処理部４５がモジュール無線部４３を自動的に認識し、信号処理部４５がその通信システムに合ったソフトウェアをロードする様になっている。
図３は、上記モジュール無線部４３の詳細内部構成を示す図である。
この１枚のモジュール無線部４３の無線送信部９５は、上記信号処理部４５からのアナログ変換された変調波信号を２８０ＭＨｚ帯へ周波数変換する第１の送信回路９９と、上記第１の送信回路９９の出力を切り替える第１のスイッチ１０１と、２８０ＭＨｚ帯を増幅する第１の増幅回路１０３と、２８０ＭＨｚ帯の信号を８００ＭＨｚ帯へ周波数変換する第２の送信回路１０５と、上記第２の送信回路１０５の出力を切り替える第２のスイッチ１０７と、８００ＭＨｚ帯を増幅する第２の増幅回路１０９と、８００ＭＨｚ帯の信号を２ＧＨｚ帯へ周波数変換し増幅する第３の送信回路１１１と、上記第１の増幅回路１０３、第２の増幅回路１０９、第３の送信回路１１１からの信号を切り替える第３のスイッチ１１３とを有しており、上記第３のスイッチ１１３の先には、送信信号と受信信号を分離する送受信共用器１１５が設けられている。
【００１３】
また上記無線受信部９７は、上記送受信共用器１１５からの信号を切り替える第４のスイッチ１１７と、信号を低雑音で増幅し２ＧＨｚ帯の信号を８００ＭＨｚ帯へ周波数変換する第１の受信回路１１９と、上記第１の受信回路１１９の出力を切り替える第５のスイッチ１２１と、信号を低雑音で増幅し８００ＭＨｚ帯の信号を２８０ＭＨｚへ周波数変換する第２の受信回路１２３と、上記第２の受信回路１２３の出力を切り替える第６のスイッチ１２５と、信号を低雑音で増幅し２８０ＭＨｚ帯の信号を特定のＩＦ帯の周波数に周波数変換する第３の受信回路１２７とを有している。
【００１４】
上記第１のスイッチ１０１、第２のスイッチ１０７、第３のスイッチ１１３、第４のスイッチ１１７、第５のスイッチ１２１、第６のスイッチ１２５は、通信システムに対応して選択スイッチ１２９で手動で切り替えることが可能であり、さらに信号処理部４５からの制御信号で自動で切り替えることも可能である。
【００１５】
すなわち、上記モジュール無線部４３は、送信部、受信部のそれぞれに周波数変換部を複数所有し、分割構成することにより異なる通信システムの無線周波数に柔軟に対応できることを特徴とし、それぞれの複数所有する周波数変換部を自由に切り替えるためのスイッチを有し、スイッチは無線部本体自体で自動にて切り替えることが可能であり、あるいは信号処理部４５からの制御信号で自動に切り替えることも可能である。
【００１６】
また、上記モジュール無線部４３は、上記信号処理部４５からの信号を周波数変換し増幅した後所要の周波数、パワーで送信することを可能とする送信部と、無線信号を周波数変換し増幅した後信号処理部へ信号を伝えることを可能とする受信部と共に、これら送信部と受信部が適用される通信システムに対応したソフトウェアを記憶したメモリを設けても良い。
また、上記モジュール無線部の送信部と受信部とは分割形成されているが、これらのうち少なくとも一方を上記信号処理部４５に対して着脱可能としても良い。
また、ここでは、上記モジュール無線部４３と信号処理部４５との信号の授受は、Ｉ信号、Ｑ信号といったベースバンド信号処理されたものではなく、変調がかかった状態のＲＦ帯またはＩＦ帯のチャネル分離等帯域制限されていない無線信号となる。
【００１７】
また、上記モジュール無線部４３と信号処理部４５とは、狭帯信号、広帯域信号、または複数の信号を同時に授受することが可能である。
また、上記モジュール無線部４３は、ケースに内装するときケースに内装された信号処理部４５とアンテナ５１に対してコネクタにより電気接続が行われているが、トランス等により電磁誘導的に接続しても良い。
以上の様に、本実施形態においては複数のバンドに対応可能となる様にそれぞれ送受信部を有するモジュール無線部４３を数枚用意しておき、使用する通信システムに対応するモジュール無線部４３を無線機ケース４７内に装着して使用する様になっている。
また、上記モジュール無線部４３をカード型に形成することにより図１に示すように無線機ケース４７のモジュール無線部挿入部４９を通してモジュール無線部４３を操作性良く着脱でき、装着時はコネクタ６１によって信号処理部４５およびアンテナ５１へ接続して無線機を構成する。
【００１８】
上記信号処理部４５の制御部９１は、図２に示す様に、モジュール無線部４３を電気的に接続することによってコネクタ６１の一部分が短絡し、これにより信号処理部４５がモジュール無線部４３を自動的に認識し、メモリ８９にロードされているその通信システムに合ったソフトウェアを取り込む動作を行い、それ以後はこのソフトウェアに基づいて上記ＤＳＰ８３とＤ／Ａ変換器７１、Ａ／Ｄ変換器７３、モジュール無線部４３が制御される。これにより、モジュール無線部４３が適用される通信システムでの無線通信が可能とされる。
すなわち、上記ＤＳＰ８３がプログラマブルなデジタル回路となっているので、上記メモリ８９内のソフトウェアを上記通信システムの相違によって生じる変調方式の違いや信号フレームフォーマットの違い等をカーバーする様にしておけば良い。
さらに、上記モジュール無線部４３は、複数の周波数変換部を所有し信号処理部４５からの制御により選択して使用することが可能であり、複数の通信システムの同時待ち受け等の動作が可能である。
以上述べたように、本実施形態では、一つの無線機に対し、モジュール無線部を数個用意しておけば、複数の通信システムに適用することが可能となる。特に携帯無線機においては、ＰＣＭＣＩＡ規格に準拠したカード型で携帯性に優れ複数の周波数変換部を所有し複数のバンドに対応可能なモジュール無線部は、携帯性を損なうことなく異なる通信システムに対応でき、費用や利用効率等の面で有効となる。
【００１９】
図４に上記実施形態の使用例を示す。
図４において、無線通信システム（Ａ）２０１で携帯無線機２０３を使用するときは、携帯無線機２０３にモジュール無線部（Ａ）２０４を挿入して使用し、無線通信システムＢ（Ｂ）２０２で携帯無線機２０３を使用するときは、携帯無線機２０３に無線本体部（Ｂ）２０５を挿入して使用することにより、一つの端末（携帯無線機２０３）で複数の無線通信システムに対応できる。
なお、本実施形態では、上記モジュール無線部を無線送信部、受信部で構成したが、今後の情報化時代に対応して、モデム機能を追加しＰＣＭＣＩＡ規格に準拠したカード型で構成すれば、通話時は携帯電話に装着して使用し、データ等の授受を行うときには必要に応じて情報端末装置に装着して使用できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、無線信号により送受信を行うモジュール無線部と、このモジュール無線部に対して音声、データ信号等の授受を行う信号処理部とをそれぞれ別ユニットに構成し、かつ上記モジュール無線部を上記信号処理部に対して着脱可能にしたことにより、１台の無線機に対し、複数のバンドに対応可能とするモジュール無線部を数枚用意しておき、これらのうちから使用する通信システムに適用するものを選択して上記無線機の信号処理部に接続すれば、その通信システムに対応した無線機が構成され通信が実行可能となる。従って、一つの無線機に対し、小型で携帯性に優れたモジュール無線部を数個用意しておき、これらを交換するだけで複数の通信システムに適用することが可能となる。特に、携帯無線機においては、ＰＣＭＣＩＡ規格に準拠したカード型で携帯性に優れ複数の周波数変換部を所有し複数のバンドに対応可能なモジュール無線部を用いることにより、携帯性を損なうことなく異なる通信システムに対応できると共に、使用者は１台の携帯端末本体と必要なモジュール無線部を購入すればよいため、コスト削減や利用効率が高まる等の効果がある。
【００２１】
また、上記モジュール無線部は、信号処理部からの信号を周波数変換し増幅した後所要の周波数、パワーで送信することを可能とする送信部と、無線信号を周波数変換し増幅した後信号処理部へ信号を伝えることを可能とする受信部と、モジュール無線部を信号処理部へ装着することにより特定の信号を発信し上記信号処理部がモジュール無線部を自動的に識別することを可能とする装置とで構成されているので、異なる通信システムに対応したモジュール無線部が選択して無線機のケースに装着すれば、無線機として機能させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線機の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した無線機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示したモジュール無線部の詳細内部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明における通信システムの使用例を示す図である。
【図５】従来の無線機の内部構成を示すブロック図である。
【図６】従来の通信システムの使用例を示す図である。
【符号の説明】
１…マイク、 ３、６３…音声コーデック、
５、６５…チャネルコーダ、 ７、６７…波形生成回路、
９、６９…変調器、 １１…アンテナ、
１３、９５…無線送信部、 １５、９７…無線受信部、
１７、７７…復調器、 １９、７９…波形整形回路、
２１、８１…チャネルデコーダ、 ２３…スピーカ、
２５、８５…ＣＰＵ、
２７、８７…タイミングコントロール、
２９、８９…メモリ、 ３１、９１…制御部、
３３、９３…表示操作部、 ３５…無線通信システムＡ、
３７…携帯端末ａ、 ３９…無線通信システムＢ、
４１…携帯端末ｂ、 ４３…モジュール無線部、
４５…信号処理部、 ４７…無線機ケース、
４９…モジュール無線部挿入部、 ５１…アンテナ、
５３…マイク、 ５５…スピーカ、
５７…表示部、 ５９…キー操作部、
６１…コネクタ、 ７１…Ｄ／Ａ変換器、
７３…Ａ／Ｄ変換器、 ７５…チャネル分離器、
８３…ＤＳＰ、 ９９、１０５…送信回路、
１０１、１０７、１１３、１１７、１２１、１２５、１２９…スイッチ、
１０３、１０９…増幅回路、
１１１…送信回路、 １１５…送受信共用器、
１１９、１２３、１２７…受信回路、
２０１…無線通信システム、 ２０２…無線通信システム、
２０３…携帯無線機、 ２０４…無線部、
２０５…無線本体部、

Claims (1)

1. 無線信号を使って情報のやり取りを行うための無線機であって、無線信号の送受信機能を有し、前記無線機のケース挿入部に着脱自在に装着されるモジュール無線部と、該モジュール無線部を介して送受信される信号の信号処理及び音声とデータ信号の授受を行い、前記ケースに内装される信号処理部と、を有した無線機において、前記信号処理部から送出されるアナログ信号を周波数変換し増幅した後、所要の周波数、パワーにより送信する送信部と、無線信号を周波数変換し増幅した後、前記信号処理部へアナログ信号として送出する受信部と、前記モジュール無線部を前記ケース挿入部へ装着することにより特定の信号を発信するコネクタ部と、を有し、前記信号処理部は、前記モジュール無線部の受信部から送出される無線アナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器から出力するデジタル信号を帯域制限して復調処理した後、音声若しくはデータ信号に変換し、音声若しくはデータ信号をベースバンド処理し変調してデジタル信号として出力するＤＳＰと、該ＤＳＰの出力するデジタル信号を受けてアナログ変換して前記モジュール無線部の送信部へ出力するＤ／Ａ変換器と、少なくともＣＰＵ、タイミングコントロール及びメモリを有する制御部と、を有し、前記制御部は、前記コネクタ部から発信された前記特定の信号により、前記メモリにロードされているソフトウェアの中から前記モジュール無線部に対応したソフトウェアをダウンロードし、当該ソフトウェアに基づいて前記ＤＳＰ、前記Ｄ／Ａ変換器、前記Ａ／Ｄ変換器及び前記モジュール無線部を制御することを特徴とする無線機。

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