JP4027562B2 - ソフトウェア受信機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の無線周波数帯域内の複数の無線信号を同時に受信処理するソフトウェア受信機に関する。
【従来の技術】
近年、周波数帯、変調方式、帯域幅が異なった複数の電波形式の無線信号を一つの受信機で受信する有力な手段としてソフトウェア受信機が提案されている。
これは、受信機が受信した無線信号をＡ／Ｄ変換器で一旦デジタル化し、そのデジタル化した信号をＤＳＰ等のデジタル処理手段を用いてフィルタリングや復調等の処理を一括して行うものである。このようにするとＤＳＰ等のデジタル処理手段に内蔵するプログラム（ソフトウェア）を変更することで様々な電波形式の無線信号を受信処理することが可能になるので、高機能及び多機能を図る事が可能となり次世代の受信機を担うものとして様々なタイプのソフトウェア受信機機が研究、提案されているのは周知のことである。
【０００２】
図４は従来のソフトウェア受信機の構成の一例を示すブロック図である。
図４において示されるソフトウェア受信機は６０ＭＨｚ帯と１５０ＭＨｚ帯の二つの受信帯域内の無線信号を同時に受信処理する受信機であって、６０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を所定の中間周波数に変換し出力する受信部401と、１５０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を所定の中間周波数に変換する受信部402と、前記受信部401の出力及び前記受信部402の出力を合成する加算器403と、前記加算器403からの合成出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器404と、前記Ａ／Ｄ変換器404からのデジタル信号を処理し復調するデジタル処理手段405とを備えている。
【０００３】
また、前記受信部401は６０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を受信するアンテナ406と、前記アンテナ406が受信出力する高周波信号のうち所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ407と、固定周波数２０ＭＨｚの局発信号を発振出力する局部発振器408と、前記帯域通過フィルタ407からの高周波信号と前記局部発振器408からの局発信号を混合し４０ＭＨｚ帯の中間周波信号に変換する周波数混合器409と、前記周波数混合器409からの４０ＭＨｚ帯の中間周波信号を所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ410とを備えている。
更に、前記受信部402は１５０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を受信するアンテナ411と、前記アンテナ411が受信出力する高周波信号のうち所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ412と、固定周波数１００ＭＨｚの局発信号を発振出力する局部発振器413と、前記帯域通過フィルタ412からの高周波信号と前記局部発振器413からの局発信号を混合し５０ＭＨｚ帯の中間周波信号に変換する周波数混合器414と、前記周波数混合器414からの５０ＭＨｚ帯の中間周波信号を所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ410とを備えている。
【０００４】
また、図５は図４で示した従来の実施例において各構成ブロックに入出力する信号の周波数スペクトラム図示したものであり、同図において（１）、（２）、（３）は前記アンテナ406及び前記アンテナ411が受信する無線信号の周波数スペクトラムと、前記Ａ／Ｄ変換器の入力信号の周波数スペクトラムと、前記Ａ／Ｄ変換器404で周波数サンプリング後の周波数スペクトラムをそれぞれ示している。
【０００５】
以下図示した従来例についてその動作を説明する。
まず、アンテナ４０６は図５（１）で示す６０〜７０ＭＨｚの周波数帯域を持つ無線信号Ａ（Ａのスペクトラムに相当）を受信し、アンテナ４１１は図５（１）で示す１５０〜１６０ＭＨｚの周波数帯域を持つ無線信号Ｂ（Ｂのスペクトラムに相当）を受信する。前記アンテナ４０６からの無線信号Ａは帯域フィルタ４０７を通過後周波数混合器４０９で局部発信器４０８の局発信号（発振周波数２０ＭＨｚ）と混合され帯域通過フィルタ４１０を通過すると４０〜５０ＭＨｚの中間周波信号Ａ′に変換されて加算器４１０に入力される。同様に前記アンテナ４１１からの無線信号Ｂは帯域通過フィルタ４１２を通過後周波数混合器４１４で局部発振器４１３の局発信号（発振周波数１００ＭＨｚ）と混合され帯域通過フィルタ４１５を通過すると５０〜６０ＭＨｚの中間周波信号Ｂ′に変換されて加算器４１０に入力される。前記加算器４０３は前記中間周波信号Ａ′と中間周波信号Ｂ′を加算すると図５（２）に示す周波数スペクトラムの中間周波多重信号をＡ／Ｄ変換器４０４に出力する。
【０００６】
前記Ａ／Ｄ変換器404は前記中間周波多重信号を所定のサンプリングクロック（ここではサンプリング周波数ｆｓ＝４０ＭＨｚとする）でサンプリングすると、図５（３）に示すように前記中間周波信号Ａ′、Ｂ′の周波数スペクトラムと全く同じ形をした周波数スペクトラムを周波数的に繰り返したものが得られる。
これは、前記中間周波多重信号の周波数成分である中間周波信号Ａ′，Ｂ′を４０ＭＨｚのサンプリングクロックでサンプリング（乗算）することで、前記サンプリングクロックの周波数成分であるｆｓ＝４０ＭＨｚの整数倍と前記中間周波信号Ａ′、Ｂ′をそれぞれ乗算することになり、前記中間周波信号Ａ′，Ｂ′の周波数をそれぞれｆA、ｆBとすると｜ｆA±ｎｆｓ｜及び｜ｆB±ｎｆｓ｜（ｎ＝０，１，２，３・・・・・・・）の周波数成分が得られる事を意味している。
よって、｜ｆA±ｎｆｓ｜のｎ＝０、１、２・・・・に対応して図５（３）に示すように、fA,fA-fs,fA-2fs,fA-3fs,・・・・・・・・の各周波数成分とfA+fs,fA+2fs,fA+3fs,・・・・・・・・の各周波数成分が得られる。
また、同様に｜ｆB±ｎｆｓ｜に対応して、fB,fB-fs,fB-2fs,fB-3fs,・・・・・・・の各周波数成分とfB+fs,fB+2fs,fB+3fs,・・・・・・・・の各周波数成分が得られる。
【０００７】
そこで、前記Ａ／Ｄ変換器404は図５（３）に示した周波数スペクトラムに対応したデジタル信号をデジタル処理手段405に送出する。前記デジタル処理手段405は前記デジタル信号を処理し図５（３）の０〜１０ＭＨｚの帯域の周波数成分と１０〜２０ＭＨｚの帯域の周波数成分をそれぞれ分離復調し復調信号Ａと復調信号Ｂを出力する。ここで、前記復調信号Ａ，Ｂはそれぞれ前記無線信号Ａ，Ｂに対応した復調信号である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明したような従来のソフトウェア受信機には以下のような問題点があった。
すなわち、従来のソフトウェア受信機においては二つの無線信号Ａ，Ｂをそれぞれ中間周波信号Ａ′、Ｂ′に変換しＡ／Ｄ変換器でサンプリンングできるようにするために、図５（２）に示すように前記中間周波信号Ａ′、Ｂ′の周波数をそれぞれ４０〜５０ＭＨｚ及び５０〜６０ＭＨｚの周波数帯に互いに隣接するように配列させていた。
このため、異なる無線周波数帯の二つの無線信号Ａ，Ｂを隣接するほぼ同じ周波数の中間周波数に変換する必要上、発振周波数が２０ＭＨｚと１００ＭＨｚである異なる周波数の局部発振器を独立して二つ備える必要があった。
また、高周波な１００ＭＨｚの局部発振器は２０ＭＨｚの局部発振器に比べて高価になることもあってコストダウンを図る上で問題となっていた。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであって、局部発振器を一つしか必要とせず、従って実装スペースを小さくでき、かつコストダウンを図ることができるソフトウェア受信機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明に係わるソフトウェア受信機の請求項１記載の発明は、
複数の無線周波数帯の無線信号をそれぞれ受信すると共に該無線信号を一つの局部発振器からの一つの局部発振周波数で混合して第１の中間周波数帯ｆＡ及び第２の中間周波数帯ｆＢに変換する周波数混合器からの中間周波信号を出力する受信部と、該受信部からの中間周波信号を合成する合成手段と、該合成手段の出力を所定のサンプリング周波数ｆｓでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号を処理して復調信号を出力するデジタル処理手段と、を備え、
前記中間周波信号を前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換した際に発生する｜ｆＡ±ｎｆｓ｜及び｜ｆＢ±ｎｆｓ｜（ｎ＝０，１，２，３・・・・）の周波数スペクトラムが隣接して互いに重複しないように、
前記局部発振周波数と前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数とが所定値に設定されたものである。
本発明に係わるソフトウェア受信機の請求項２記載の発明は、
前記局部発振周波数を、前記複数の無線周波数帯のうち最も低い無線周波数帯の周波数値に設定することにより、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数を低く抑えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係わるソフトウェア受信機の形態例を示すブロック図である。
この例に示すソフトウェア受信機は６０ＭＨｚ帯と１５０ＭＨｚ帯の二つの受信帯域内の無線信号を同時に受信処理する受信機であって、６０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を所定の中間周波数に変換し出力する受信部101と、１５０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を所定の中間周波数に変換する受信部102と、固定周波数２０ＭＨｚの局発信号を発振出力する局部発振器408と、前記受信部101の出力及び前記受信機102の出力を合成する加算器403と、前記加算器403からの合成出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器404と、前記Ａ／Ｄ変換器404からのデジタル信号を処理し復調するデジタル処理手段405とを備えている。
【００１２】
また、前記受信部１０１は６０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を受信するアンテナ４０６と、前記アンテナ４０６が受信出力する高周波信号のうち所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ４０７と、前記帯域通過フィルタ４０７からの高周波信号と前記局部発振器４０８からの局発信号を混合し４０ＭＨｚ帯の中間周波信号に変換する周波数混合器４０９と、前記周波数混合器４０９からの４０ＭＨｚ帯の中間周波信号を所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ４１０とを備えている。
更に、前記受信部１０２は１５０ＭＨｚ帯の所定帯域の無線信号を受信するアンテナ４１１と、前記アンテナ４１１が受信出力する高周波信号のうち所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ４１２と、前記帯域通過フィルタ４１２からの高周波信号と前記局部発振器４０８からの局発信号を混合し１３０ＭＨｚ帯の中間周波信号に変換する周波数混合器４１４と、前記周波数混合器４１４からの１３０ＭＨｚ帯の中間周波信号を所定帯域のみ選択する帯域通過フィルタ１０３とを備えている。
【００１３】
また、図２は図１で示した本実施例において各構成ブロックに入出力する信号の周波数スペクトラムを図示したものであり、前記アンテナ406及び前記アンテナ411が受信する無線信号の周波数スペクトラムと、前記Ａ／Ｄ変換器の入力信号の周波数スペクトラムと、前記Ａ／Ｄ変換器404で周波数サンプリング後の周波数スペクトラムを示している。
【００１４】
この例に示すソフトウェア受信機は次の様に動作する。
まず、アンテナ４０６は図２（１）で示す６０〜７０ＭＨｚの周波数帯域を持つ無線信号Ａ（Ａのスペクトラムに相当）を受信し、アンテナ４１１は図２（１）で示す１５０〜１６０ＭＨｚの周波数帯域を持つ無線信号Ｂ（Ｂのスペクトラムに相当）を受信する。前記アンテナ４０６からの無線信号Ａは帯域フィルタ４０７を通過後周波数混合器４０９で局部発振器４０８の局発信号（発振周波数２０ＭＨｚ）と混合され帯域通過フィルタ４１０を通過すると４０〜５０ＭＨｚの中間周波信号Ａ′に変換されて加算器４１０に入力される。同様に前記アンテナ４１１からの無線信号Ｂは帯域通過フィルタ４１２を通過後周波数混合器４１４で局部発振器４０８の局発信号（発振周波数２０ＭＨｚ）と混合され帯域通過フィルタ１０３を通過すると１３０〜１４０ＭＨｚの中間周波信号Ｂ′に変換されて加算器４１０に入力される。前記加算器４０３は前記中間周波信号Ａ′と中間周波信号Ｂ′を加算すると図１（２）に示す周波数スペクトラムの中間周波多重信号をＡ／Ｄ変換器４０４に出力する。
【００１５】
前記Ａ／Ｄ変換器４０４は前記中間周波多重信号を所定のサンプリングクロック（ここではサンプリング周波数ｆｓ＝４０ＭＨｚとする）でサンプリングすると、図５（３）で示した例と同様に図２（３）で示すように前記中間周波信号Ａ′、Ｂ′のスペクトラムと全く同じ形をしたスペクトラムを周波数的に繰り返したものが得られる。
これは、前述した従来の実施例と同様に、前記中間周波多重信号の周波数成分である中間周波信号Ａ′，Ｂ′を４０ＭＨｚのサンプリングクロックでサンプリング（乗算）すると、前記中間周波信号Ａ′，Ｂ′の周波数をそれぞれｆＡ、ｆＢとすると｜ｆＡ±ｎｆｓ｜及び｜ｆＢ±ｎｆｓ｜（ｎ＝０，１，２，３・・・・・・）の周波数成分が得られるからである。
よって、｜ｆＡ±ｎｆｓ｜のｎ＝０、１、２・・・・に対応して図２（３）に示すように、ｆＡ，ｆＡ−ｆｓ，ｆＡ−２ｆｓ，ｆＡ−３ｆｓ，・・・・・・・・の各周波数成分とｆＡ＋ｆｓ，ｆＡ＋２ｆｓ，ｆＡ＋３ｆｓ，・・・・・・・・の各周波数成分が得られる。
また、同様に｜ｆＢ±ｎｆｓ｜に対応して、ｆＢ，ｆＢ−ｆｓ，ｆＢ−２ｆｓ，ｆＢ−３ｆｓ，・・・・・・・の各周波数成分とｆＢ＋ｆｓ，ｆＢ＋２ｆｓ，ｆＢ＋３ｆｓ，・・・・・・・・の各周波数成分が得られる。
【００１６】
ここで、図２（３）で示したサンプリング後の周波数スペクトラムは図５（３）と全く同一のものになることに注目されたい。前記中間周波信号Ｂ′について従来例と本発明ではその周波数ｆBが異なっているのにも係わらず、サンプリングした結果、その周波数スペクトラムは全く同じにものになっている。
これは、中間周波信号Ｂ′の周波数ｆＢとサンプリング周波数ｆｓの周波数関係を以下説明する数値的関係を満足させるように最適化したからである。すなわち、サンプリング周波数ｆｓの整数倍の周波数で中間信号の周波数ｆBを越えずかつ最も近い周波数をｍｆｓとすると、ｆB−ｍｆｓが同じ値であればサンプリング後のスペクトラムは同じ形のものとなる。例えば、従来例に対してはｆB＝５０〜６０ＭＨｚ、ｍｆｓ＝１＊４０ＭＨｚ＝４０ＭＨｚ、ｆB−ｍｆｓ＝５０〜６０ＭＨｚ−４０ＭＨｚ＝１０〜２０ＭＨｚとなり、また本発明例に対してはｆB＝１３０〜１４０ＭＨｚ、ｍｆｓ＝３＊４０ＭＨｚ＝１２０ＭＨｚ、ｆＢ−ｍｆｓ＝１３０〜１４０ＭＨｚ−１２０ＭＨｚ＝１０〜２０ＭＨｚとなり、従来例と本発明例共にｆB−ｍｆｓ＝１０〜２０ＭＨｚで一致する。
なお、ｆB−ｍＦｓ＝１０〜２０ＭＨｚを満足すれば、上記以外のｆB（例えば、１０〜２０ＭＨｚ、９０〜１００ＭＨｚ、１７０〜１８０ＭＨｚ、・・・等）についても同様な結果が得られる。
【００１７】
さらに、前述した従来例と同様に前記Ａ／Ｄ変換器４０４は図２（３）に示した周波数スペクトラムに対応したデジタル信号をデジタル処理手段４０５に送出する。前記デジタル処理手段４０５は前記デジタル信号を処理し図２（３）の０〜１０ＭＨｚの帯域の周波数成分と１０〜２０ＭＨｚの帯域の周波数成分をそれぞれ分離復調し復調信号Ａと復調信号Ｂを出力する。ここで、前記復調信号Ａ，Ｂはそれぞれ前記無線信号Ａ，Ｂに対応した復調信号である。
【００１８】
このように、二つの受信部を備えたソフトウェア受信機において、従来前記受信部のそれぞれの出力周波数がほぼ同じ周波数になるように、前記受信部がそれぞれ個別に局部発振器を備えていたものを、本発明においては局部発振器を唯一つのみ備える構成にしたので、ハードウェアの構成を簡単化できると共に小型化及びコストダウンを図ることが可能になる。
【００１９】
以上説明した本発明の実施例においては、局部発振器の周波数を２０ＭＨｚとしたが本発明の実施にあってはこれに限らず、例えば局部発振器の周波数を６０ＭＨｚとしてもよい、この場合図３（２）に示すように前記中間周波信号Ａ及び中間周波信号Ｂの周波数はそれぞれ０〜１０ＭＨｚ及び９０〜１００ＭＨzになるがこれをＡ／Ｄ変換器でサンプリングするとサンプリング後の周波数スペクトラムは図３（３）に示すとおり、図２（３）と同一のスペクトラムを得ることができる。よって、局部発振器の周波数を２０ＭＨｚから６０ＭＨｚにすることでＡ／Ｄ変換器に入力する周波数を低くすることが可能となるので、周波数特性が１００ＭＨ以下の安価なＡ／Ｄ変換器を使用することができるためさらにコストダウンを図ることが可能になる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、二つの異なる無線周波数帯の無線信号を同時受信できる受信部を二つ備えたソフトウェア受信機において、前記二つの受信部が受信した無線信号を中間周波信号に変換するため局部発振器を二つ必要としていたのを唯一つ局部発振器を備える構成にしたことで、ハードウェアの構成を簡単化できると共に小型化及びコストダウンを図ることが可能になり、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるソフトウェア受信機の実施例を示すブロック図。
【図２】本発明に係わるソフトウェア受信機の各ブロックの入出力における周波数スペクトラム図。
【図３】本発明に係わるソフトウェア受信機の変形例の各ブロックの入出力における周波数スペクトラム図。
【図４】従来のソフトウェア受信機の実施例を示すブロック図。
【図５】従来のソフトウェア受信機の各ブロックの入出力における周波数スペクトラム図。
【符号の説明】
101、102、401、402・・・受信部
103、407、410、412・・・帯域通過フィルタ
403・・・加算器
404・・・Ａ／Ｄ変換器
405・・・デジタル処理手段
406、411・・・アンテナ
408、413・・・局部発振器

Claims (2)

1. 複数の無線周波数帯の無線信号をそれぞれ受信すると共に該無線信号を一つの局部発振器からの一つの局部発振周波数で混合して第１の中間周波数帯ｆＡ及び第２の中間周波数帯ｆＢに変換する周波数混合器からの中間周波信号を出力する受信部と、該受信部からの中間周波信号を合成する合成手段と、該合成手段の出力を所定のサンプリング周波数ｆｓでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号を処理して復調信号を出力するデジタル処理手段と、を備え、
   前記中間周波信号を前記Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換した際に発生する｜ｆＡ±ｎｆｓ｜及び｜ｆＢ±ｎｆｓ｜（ｎ＝０，１，２，３・・・・）の周波数スペクトラムが隣接して互いに重複しないように、
   前記局部発振周波数と前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数とが所定値に設定されていることを特徴とするソフトウェア受信機。
2. 前記局部発振周波数を、前記複数の無線周波数帯のうち最も低い無線周波数帯の周波数値に設定することにより、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数を低く抑えたことを特徴とする請求項１記載のソフトウェア受信機。

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