JP4675242B2 - 車載用無線通信装置 - Google Patents
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Description
また、ARIB−STD−T75規格ではアップリンク周波数とダウンリンク周波数はペアになっており、図8のチャンネル配置から明らかなように、アップリンクとダウンリンクでは40MHz離れたチャンネルを使用することとなる。例えば、アップリンク7チャンネルは5.815GHz、ダウンリンク7チャンネルは5.775GHzであり、その差は0.04GHzつまり40MHz離れている。また、車載器は規格において単向通信、または半二重通信のみ定義されている。
図7に従来の受信系RF構成図を示す。同図における受信機は、高周波信号を受信するアンテナ50と、アンテナ50からの入力信号を使用する全受信チャンネル使用帯域で制限する帯域制限フィルタ(BPF1)51と、BPF1−51の出力信号を増幅する低雑音増幅器(LNA)52と、LNA52の出力を中間周波数に変換するためのミキサ(Mix)53と、ミキサ53のミキシング周波数を決定する周波数可変なSYNVCO59と、ミキサ53の出力である中間周波帯信号を増幅するIFAMP54と、IFAMP54の出力を帯域制限するためのBPF2−55と、BPF2−55の出力をサンプリングしてディジタルデータに変換するADC1−56と、ADC1−56により変換されたディジタルデータから信号を復調するdemodulator57と、SYNVCO59を制御するcontroller58と、を備えて構成される。
前述したようにARIB−STD−T75規格のシステムでは、送受信機のチャネルが40MHz離れていることから、受信用のRF周波数変換を送信チャネルと同じ周波数の局部発信器でミキシングすると、受信IF信号として40MHzを中心とした信号が得られる。このようにすることで、受信RF信号は40MHzのIF信号までダウンコンバージョンされて、アンダーサンプリング手法を使って復調処理を行うことができるため、前述のようにアナログ回路の小型化を実現できる。また、前記のように送受信で局部発振器をひとつで実現できるというメリットもある。
このように、LO−IF方式によりIF帯域の信号をADCへ入力し、ディジタル信号処理で変復調処理を行う構成にもかかわらず、アンダーサンプリング手法を使った受信機の場合、回路の小型化、省電力化といったメリットがある反面、ディジタル復調部へ入力される信号はサンプリング周波数の1/2の帯域に制限されるので、接続チャンネルの選択処理を行うのにチャネル毎に受信周波数を変更して受信パワーを検出し、受信電波状況を確認するのに十分な時間が必要となるといった問題がある。
スペクトラム情報を取得するためのパワースペクトラム算出部は、高速に行なう必要がある。そのためにはハードウェアにより実現するのが速度的に有利である。本発明では高速フーリエ変換(FFT)により、周波数解析を行うことにより、受信チャネル信号の各チャネル周波数のパワー値を算出するものである。
帯域制限フィルタ群を並列に配置することにより、各チャネル毎の帯域制限フィルタ出力のパワー値を算出することができ、演算の速度を速めることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る車載用無線受信装置のブロック図である。この車載用無線受信装置100は、アンテナ1からの入力信号を、全受信チャンネルの使用帯域で制限するBPF(帯域制限フィルタ)2と、BPF2の出力信号を増幅するローノイズアンプLNA(増幅器)3と、LNA3の出力を中間周波数に変換するMix(ミキサ)4と、Mix4のミキシング周波数を決定する周波数可変なSYNVCO(局部発振器)10と、Mix4出力である中間周波帯信号を増幅するIF AMP(中間周波増幅器)5と、IF AMP5の出力を帯域制限するためのIF−BPF(中間周波帯域制限フィルタ)6と、IF−BPF6の出力をサンプリングしてディジタルデータに変換するADC(第1のAD変換器)7と、中間周波数のDC成分をカットするためのHPF(高域通過フィルタ)11と、HPF11を通過した中間周波帯信号を中間周波帯信号周波数の2倍以上のナイキスト条件を満足する周波数によりIF AMP5の出力をサンプリングするADC(第2のAD変換器)12と、ADC12の出力のパワースペクトラムを算出するパワースペクトラム算出部13と、受信チャンネル選択時のみ、中間周波帯周波数以下に全チャネルが配置されるようにMix4の周波数を設定し、IF AMP5の出力をADC12を使用してディジタルデータにサンプリングし、パワースペクトラム算出部13の出力信号を用いて複数の受信チャネル信号の各チャネルパワー算出値から、各チャネル信号のレベル判定をすることにより、最大パワーチャネルからパワーの大きい順にチャネル選択順を決定するチャンネル選択部14と、復調器8と、全体を制御するコントローラ9と、を備えて構成されている。
通常受信時は選択している送信チャネルの周波数に局部発振器10の周波数を設定することで、受信IF信号が40MHzのところに現れる。このときADC7のサンプリング周波数を32MHzに設定すれば、アンダーサンプリングによりディジタル化された信号は0Hz〜16MHzの帯域の幅を持ち、前記の40MHzのIF信号は8MHzのところに現れることとなる。以上は、使用するチャンネルが決まった後の処理である。
このようにすることで、最大パワーのチャンネル番号を短時間で検出できるので、周波数選択処理に要する時間が短くて済む。
これにより、一定期間パワー算出をすれば、一度にすべての受信チャネルの受信パワー順が決定できるので最大パワーチャネルから順に受信電波状況を確認すれば、効率よくチャネル選択を行うことが可能となり、チャネル選択にかかる時間を大幅に短縮することができる。
また図4のようなスペクトラム情報を取得するためのパワースペクトラムの算出方法は、前記パワースペクトラム算出部は、高速フーリエ変換により周波数解析を行うことにより、受信チャネル信号の各チャネル周波数のパワー値を算出する方法と、各受信チャンネルの周波数を中心周波数とし、帯域幅を変調帯域に設定した帯域制限フィルタ群を並列に配置し、各チャンネル毎の帯域制限フィルタ出力のパワー値を算出するようにする方法がある。
Claims (4)
- アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する帯域制限フィルタと、該帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、該増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、該ミキサのミキシング周波数を決定する周波数可変な局部発振器と、前記ミキサ出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、該中間周波増幅器の出力を帯域制限するための中間周波帯域制限フィルタと、該中間周波帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第1のAD変換器と、を備え、前記第1のAD変換器の出力をディジタル信号処理により復調し、
受信中間周波数の2倍より低い周波数により、前記中間周波帯信号を前記第1のAD変換器によりサンプリングするアンダーサンプリング方式を用いた車載用無線通信装置の受信機であって、
前記中間周波数のDC成分をカットするための高域通過フィルタと、
該高域通過フィルタを通過した中間周波帯信号を該中間周波帯信号周波数の2倍以上のナイキスト条件を満足する周波数により前記中間周波増幅器の出力をサンプリングする第2のAD変換器と、
該第2のAD変換器の出力のパワースペクトラムを算出するパワースペクトラム算出部と、
受信チャネル選択時のみ、中間周波帯周波数以下に全チャネルが配置されるように前記局部発信器の周波数を設定し、前記中間周波増幅器の出力を前記第2のAD変換器を使用してディジタルデータにサンプリングし、前記パワースペクトラム算出部の出力信号を用いて複数の受信チャネル信号の各チャネルパワー算出値から、各チャネル信号のレベル判定をすることにより、最大パワーチャネルからパワーの大きい順にチャネル選択順を決定するチャネル選択部と、を備えたことを特徴とする車載用無線通信装置。 - アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する帯域制限フィルタと、該帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、該増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、該ミキサのミキシング周波数を決定する周波数可変な局部発振器と、前記ミキサ出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、該中間周波増幅器の出力を帯域制限するための中間周波帯域制限フィルタと、該中間周波帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換するAD変換器と、を備え、前記AD変換器の出力をディジタル信号処理により復調し、
受信中間周波帯周波数の2倍より低い周波数により、前記中間周波帯信号を前記AD変換器によりサンプリングするアンダーサンプリング方式を用いた車載用無線通信装置の受信機であって、
前記中間周波数のDC成分をカットするための高域通過フィルタと、前記中間周波帯域制限フィルタの出力と前記高域通過フィルタの出力の何れかを選択するセレクタと、
受信チャネル選択時のみ、中間周波帯周波数以下に全チャネルが配置されるように局部発信器周波数を設定し、前記高域通過フィルタ出力を選択するように前記セレクタにより切り替えて、前記高域通過フィルタを通過した中間周波帯信号成分までの周波数成分を持つ中間周波信号を前記AD変換器のサンプリング周波数を前記中間周波数の2倍以上のナイキスト条件を満足する周波数に変更し、前記中間周波増幅器の出力信号を前記AD変換器によりディジタル信号にサンプリングし、前記AD変換器の出力信号のパワースペクトラムを算出するパワースペクトラム算出部と、
前記パワースペクトラム算出部の出力信号を用いて前記複数の受信チャネル信号の各チャネルパワー算出値から、各チャネル信号のレベル判定をすることにより、最大パワーチャネルからパワーの大きい順にチャネル選択順を決定するチャネル選択部と、を備えたことを特徴とする車載用無線通信装置。 - 前記パワースペクトラム算出部は、高速フーリエ変換により周波数解析を行うことにより、前記受信チャネル信号の各チャネル周波数のパワー値を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の車載用無線通信装置。
- 前記パワースペクトラム算出部は、各受信チャネルの周波数を中心周波数とし、帯域幅を変調帯域に設定した帯域制限フィルタ群を並列に配置し、各チャネル毎の前記帯域制限フィルタ出力のパワー値を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の車載用無線通信装置。
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