JP4800096B2 - 周波数ホッピング通信用ｉｃ - Google Patents

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Description

本発明は、搬送周波数を切り替えながら通信を行う周波数ホッピング方式の無線送受信の技術に関し、特に、一周波数バンドの信号帯域が５２８ＭＨｚと広帯域（超広帯域）であるウルトラワイドバンド（Ultra Wide Band：ＵＷＢ）方式の無線送受信器及びＩＣに関する。
無線ローカルエリアネットワーク（無線ＬＡＮ）において、伝送速度高速化のためにマルチキャリア方式を用いた広帯域信号の周波数バンドを構成し、かつ信号スペクトラムを拡散するために、周波数バンドを高速に周波数ホッピングするシステムが提案されている。
具体的には、マルチキャリア方式に、直交周波数分割多重方式（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）を用いた、超広帯域通信システム（ＵＷＢ）が、米国のＩＥＥＥの８０２．１５ａ規格に提案された。その後、このＵＷＢは、Multi-Band OFDM Alliance（：ＭＢＯＡ）にて、Multi-band OFDM（：ＭＢ−ＯＦＤＭ）と呼ばれて標準規格化を検討中である。
このＭＢ−ＯＦＤＭの技術規格の要点は、次の通りである。（１）バンド中心周波数間隔Fstep＝５２８ＭＨｚであり、４ＧＨｚ帯に、３４３２ＭＨｚ、３９６０ＭＨｚ、４４８８ＭＨｚの３バンド、７ＧＨｚ帯に、６３３６ＭＨｚ、６８６４ＭＨｚ、７１２８ＭＨｚ、７３９２ＭＨｚの４バンドを持つ。（２）これらのバンドを、周波数遷移時間Ｔtj＜９．０nsecで周波数ホッピングする。これらにより、伝送速度が大きく、かつ超広帯域にスペクトラム拡散された無線信号を実現している。
この種のＵＷＢ送受信装置に用いられる周波数発振器の従来技術は、ＩＥＥＥ主催により２００５年２月に開催されたInternational Solid-State Circuit Conference に発表された下記非特許文献１に記載されている。この従来技術は、周波数発振器、複数の周波数分周器、周波数混合器、及び切り替え可能なバッファ増幅器を有し、信号の加算、減算を繰り返した後、特定の信号に切り替えて出力することで、上記（１）の信号を、９nsec以内で周波数遷移させている。
この従来技術には、（１）この発振器で得られるホッピング周波数は、固定周波数であり、通信システム上の自由度が無い、（２）１６ＧＨｚと高い周波数の発振器が必要、という問題点があった。
一方、無線送受信装置に用いられる周波数発振器は、（１）周波数シンセサイザ、（２）ダイレクトデジタルシンセサイザ（Direct Digital Synthesizer：ＤＤＳ）がある。（１）の方式は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、位相比較器、及びプログラマブル分周器から、位相同期ループ（ＰＬＬ）を構成して、目的の周波数を得る方式である。（２）の方式は、正弦波を記憶したＲＯＭである数値制御発振器（Numeral Controlled Oscillator：ＮＣＯ）から、データをデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）へ出力して設定した周波数を得る方式である。
上記ＤＤＳに関する従来技術は、特開２０００−３３２５３９号公報（特許文献１）に述べられている。
上記ＤＤＳを、ＭＢ−ＯＦＤＭのような広帯域な周波数ホッピングシステムへの適用を考えた場合、（１）広帯域の搬送周波数遷移（例：５２８ＭＨｚ）ができない、（２）搬送周波数を高速で切り替えられない、という問題点があった。
また、他の無線通信システムの技術として、例えばＷＣＤＭＡシステムの無線特性仕様及びレイヤ１仕様について、各々、３ＧＰＰの公開している非特許文献２，３に規定されている。
特開２０００−３３２５３９号公報 A 3.1 to 8.2GHz Direct Conversion Receiver for MB-OFDM UWB Communications, A. Ismail, A. Abidi, 2005 IEEE International Solid-State Circuits Conference, Session 11, 11.5 Technical Specification Group Radio Access Networks; UE Radio Transmission and Reception (FDD) (Release 7), 3GPP TS 25.101 v7.0.0 (2005-06)，＜ＵＲＬ：www.3gpp.org/specs/specs.htm＞ Technical Specification Group Radio Access Networks; Physical layer procedures (FDD) (Release 6), 3GPP TS 25.214 v6.3.0 (2004-09)，＜ＵＲＬ：www.3gpp.org/specs/specs.htm＞
従来の技術では、前述したような問題点があった。例えば５２８ＭＨｚの帯域幅を持つ複数の信号を高速（例：９nsec）に切り替え可能な周波数ホッピング通信の方式・技術が求められている。
本発明は以上のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、前述のような問題を解決し、超広帯域の帯域幅（バンド）を持つ複数の信号を高速に切り替えること（周波数ホッピング）が可能で、さらにバンド中心周波数及びバンド数を自由・任意に選択設定して切り替えることが可能な、周波数ホッピング通信の技術を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。前記目的を達成するために、本発明は、周波数ホッピング方式の通信機能を備える無線送受信の技術であって、以下を特徴とする。
（１）＜ノーマルモードと−ｓｉｎモードとの切り替えによる構成＞ 本発明の装置（周波数ホッピング通信用ＩＣ）は、下記のような、ダイレクトデジタルシンセサイザ（ＤＤＳ）と、シングルサイドバンド周波数変換器（Single Side Band Mixer：ＳＳＢミキサ）と、固定周波数発振器と、位相切り替え部とを有する。ＤＤＳは、基準クロックに同期して周波数設定パラメータに基づいた周波数（バンド中心周波数：Ｆ）で、互いに位相が９０度異なる、０度（Ｉ）、９０度（Ｑ）、１８０度（ＩＢ）、及び２７０度（ＱＢ）の、４つの信号（四相直交信号）を出力端子から出力する。ＳＳＢミキサは、高周波信号入力端子（第１の四相直交信号の入力端子、第１種の入力端子）及び局部発振信号入力端子（第２の四相直交信号の入力端子、第２種の入力端子）共に四相直交信号を入力して、出力端子に、出力周波数として、和成分周波数または差成分周波数のどちらか一方だけを出力する。
ＤＤＳは、第１の四相直交信号を、ＳＳＢミキサの高周波信号入力端子に出力する。固定周波数発振器（及び１／２分周器など）は、第２の四相直交信号を、ＳＳＢミキサの局部発振信号入力端子に出力する。
位相切り替え部は、換言すれば四相直交信号の位相切り替え手段ないし回路である。位相切り替え部は、ＤＤＳ（その出力端子）とＳＳＢミキサ（その高周波信号入力端子）との間において、ＤＤＳの出力の第１の四相直交信号のうちの９０度信号を、ＳＳＢミキサの２７０度信号の入力端子（第４の入力端子）へ出力し、逆にＤＤＳの同出力のうちの２７０度信号を、ＳＳＢミキサの９０度信号の入力端子（第３の入力端子）へ出力するように、信号位相ないし入出力経路を切り替える。ＤＤＳ−ＳＳＢミキサ間において、位相切り替え部による切り替えが正転の状態では、第１の四相直交信号の４つの位相の各信号は、対応する位相の入力端子へ出力され、切り替えが反転の状態では、９０度信号と２７０度信号とが上記のように１８０度逆の位相の入力端子へ出力される。
そして、本装置は、ＳＳＢミキサの出力周波数（Fssb）を切り替える際に、ＤＤＳの出力周波数（Fdds）を切り替え、同時に位相切り替え部を切り替え制御（正転から反転へ、あるいはその逆の切り替え）することにより、ＳＳＢミキサの出力周波数を、和成分周波数から差成分周波数へ、あるいは逆に差成分周波数から和成分周波数へ切り替える。これにより、複数の周波数（超広帯域信号）を高速に切り替えること、即ち周波数ホッピングが実現される。
また、本装置は、例えば以下の構成である。使用周波数（バンド中心周波数）としてＦ１からＦＮまでのＮバンドを有し、そのバンド中心周波数Ｆの間隔をＦstepとする。
Ｎ＝偶数の時（例：４バンド）は、固定周波数発振器の周波数Ｆfixは、Ｆfix＝Σ（Ｆｎ）／Ｎであり、ＤＤＳの出力周波数Ｆddsは、Ｆdds＝１／２×Ｆstep＋ｍ×Ｆstep（ｍ＝０，１，……，Ｎ／２−１）とする。
Ｎ＝奇数の時（例：３バンド）は、前記Ｆfixは、Ｆfix＝Σ（Ｆｎ）／Ｎ−Ｆstepであり、前記Ｆddsは、Ｆdds＝１／２×Ｆstep＋ｍ×Ｆstep（ｍ＝１，……，（Ｎ−１）／２）とする。
上記周波数の設定において、ＤＤＳの出力周波数（Ｆdds）を切り替えると同時に位相切り替え部により信号位相を切り替えることにより、ＳＳＢミキサの出力周波数（Ｆssb）を切り替える。
（２）＜直流電圧とＤＤＳ周波数の切り替えによる構成＞ また、本装置は、他の構成として以下である。ＳＳＢミキサは、ＤＤＳの出力が直流の時に、固定周波数発振器の出力周波数（第２の四相直交信号）を出力端子に出力するように動作する。使用周波数としてＦ１からＦＮまでのＮバンドを有し、そのバンド中心周波数Ｆの間隔をＦstepとする。
固定周波数発振器の周波数Ｆfixは、Ｆfix＝Ｆ１であり、ＤＤＳの出力周波数Ｆddsは、Ｆdds＝０[Ｈｚ]（Ｎ＝１）、Ｆdds＝Ｎ×Ｆstep（Ｎ≠１）とする。
上記周波数の設定において、ＤＤＳの出力周波数（Ｆdds）を切り替えることにより、ＳＳＢミキサの出力周波数（Ｆssb）を切り替える。
（３）＜分割多重アクセス方式との複合通信装置＞ また、本装置は、他の構成として以下である。本装置は、上記（１），（２）のような超広帯域信号の周波数ホッピング方式の通信機能（例えばＵＷＢ対応）に加え、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡのいずれかの分割多重アクセス方式での通信機能（例えばＷＣＤＭＡ対応）を備える複合通信装置である。
本装置は、下記のような数値制御発振器（ＮＣＯ）、ＳＳＢミキサ、固定周波数発振器、デジタル変調器、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器、デジタル復調器、ｎ相逆マッピング回路、周波数切り替え回路を有する。
ＮＣＯは、基準クロックに同期して周波数設定パラメータに基づいた周波数の振幅データを出力する。ＳＳＢミキサは、高周波信号入力端子及び局部発振信号入力端子共に四相直交信号を入力して、出力端子に和成分周波数または差成分周波数のどちらか一方だけを出力する。固定周波数発振器は、ＳＳＢミキサの局部発振信号入力端子に、第２の四相直交信号を出力する。
ｎ相マッピング回路は、送信データをもとに、ｎ相位相変調されたＩ信号及びＱ信号をＮＣＯの出力を変調するためのＩデータ及びＱデータに変換する。デジタル変調器は、ＮＣＯの出力を、ｎ相マッピング回路の出力のＩデータ及びＱデータで変調する。Ｄ／Ａ変換器は、デジタル変調器からのデジタル信号の出力をアナログ信号に変換してＳＳＢミキサの第１の入力端子に出力する。
Ａ／Ｄ変換器は、入力信号（受信ＩＦ信号）を標本化する。デジタル復調器は、Ａ／Ｄ変換器の出力を、ＮＣＯの出力で復調する。ｎ相逆マッピング回路は、デジタル復調器が出力するＩデータ及びＱデータをｎ相位相変調されたＩ信号及びＱ信号に変換する。
周波数切り替え回路は、制御信号により固定周波数発振器の出力を切り替えてＳＳＢミキサの第２の入力端子へ出力する。
本装置は、分割多重アクセス方式の通信の受信時には、ＮＣＯの周波数を設定し、分割多重アクセス方式での信号をＡ／Ｄ変換器が標本化し、標本化された信号をデジタル復調器がＮＣＯの出力と混合して復調し、復調されたＩデータ及びＱデータをｎ相逆マッピング回路がｎ相位相変調されたＩ信号及びＱ信号に逆マッピングする。
本装置は、分割多重アクセス方式の通信の送信時には、分割多重アクセス方式での変調信号をｎ相マッピング回路がＩデータ及びＱデータにマッピングし、デジタル変調器がＮＣＯの出力をＩデータ及びＱデータで変調し、変調されたデジタル信号をＤ／Ａ変換器がアナログ信号に変換し、変換された信号をＳＳＢミキサが固定周波数発振器の出力信号と混合して出力する。
本装置は、分割多重アクセス方式の通信から周波数ホッピング方式の通信へ切り替える際（場合）には、固定周波数発振器の周波数を設定し、周波数切り替え回路により周波数（ないし入出力経路）を切り替え、ＮＣＯの出力周波数を切り替えることにより、ＳＳＢミキサの出力周波数を切り替える。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。本発明によれば、超広帯域の帯域幅（バンド）を持つ複数の信号を高速に切り替える（ホップする）ことが可能で、さらにバンド中心周波数を自由・任意に選択設定してバンド数を切り替えることが可能な、周波数ホッピング通信の方式、その通信装置及びそのＩＣなどの技術を提供できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
図１〜図４を参照して本発明の実施の形態１を説明する。実施の形態１の無線送受信装置は、ＵＷＢ無線通信システムに対応した無線送受信機能及び周波数ホッピング通信機能を備える装置である。
＜装置構成＞
図１は、実施の形態１の無線送受信装置（通信装置）１００の構成を示している。無線送受信装置１００は、特徴的な回路として周波数ホッピング通信用ＩＣを備える。局部発振回路１やそれを含む回路（例えば変調器５やミキサ１０まで含む回路）の部分が、１つの周波数ホッピング通信用ＩＣとして実装される。本装置は、局部発振回路１におけるＤＤＳ３０に対する設定とＳＳＢミキサ３１の入力（信号位相）の切り替えとにより、任意の出力周波数及びバンド数の設定及び切り替えが可能な構成である。
図１において、無線送受信装置１００は、局部発振回路（局部発振器）１、ＯＦＤＭ処理部４、変調器５、高出力電力増幅器（ＨＰＡ）６、送受切り替えスイッチ７、アンテナ８、低雑音増幅器（ＬＮＡ）９、ミキサ１０、通信制御部（通信処理部）１１を有する構成である。局部発振器１は、ＤＤＳ３０、ＳＳＢミキサ３１、固定周波数発振器３２、１／２分周器３３、位相切り替えスイッチ３４を有する構成である。ＤＤＳ３０は、ＮＣＯ（数値制御発振器）３５、アキュムレータ（累算器）３６、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）３７，３８を有する構成である。ＳＳＢミキサ３１は、公知のミキサ（周波数変換器）である。
通信制御部１１は、本装置における通信制御処理を行い、ＯＦＤＭ処理部４や局部発振回路１を制御する。ＯＦＤＭ処理部４は、ＯＦＤＭ変換／逆変換処理を行う。変調器５は、ＯＦＤＭ処理部４からの信号と局部発振回路１からの信号とを入力して変調してＨＰＡ６へ出力する。ＨＰＡ６は、その信号を増幅してアンテナ８側へ出力する。送受切り替えスイッチ７は、アンテナ８に対する信号送受信を切り替える。ＬＮＡ９は、アンテナ８からの信号を低雑音で増幅してミキサ１０へ出力する。ミキサ１０は、ＬＮＡ９からの信号を局部発振回路１からの信号と混合してＯＦＤＭ処理部４へ出力する。局部発振回路１は、局部信号源である。
また、主に無線送受信に係わる信号／データとして、送信データ６１、送信ベースバンド信号６２、受信データ６３、受信ベースバンド信号６４、ＵＷＢ搬送（キャリア）周波数信号６５などを有する。ＵＷＢ搬送（キャリア）周波数信号６５は、局部発振回路１ないしＳＳＢミキサ３１の出力信号であり変調器５に出力される。また、変調器５からＨＰＡ６への信号は、ＵＷＢ送信信号であり、送受切り替えスイッチ７からＬＮＡ９への信号は、ＵＷＢ被変調信号である。
送信データ６１は、ＯＦＤＭ処理部４で送信ベースバンド信号６２へ生成する前の送信データ（TxData，CLK）である。送信ベースバンド信号６２は、ＯＦＤＭ処理部４が送信データ６１から生成したＵＷＢ方式の信号（BB信号，５２８[ＭＨｚ]）である。受信データ６３は、ＯＦＤＭ処理部４が受信ベースバンド信号６４から生成した受信データ（RxData，CLK）である。受信ベースバンド信号６４は、ミキサ１０がＬＮＡ９の出力をベースバンド信号帯域に変換した信号（RxIF信号，５２８[ＭＨｚ]）である。
また、局部発振回路１に対し入力・設定や生成される信号／データとして、ＮＣＯデータ（Ｄnco）１５０、マスタークロック（Ｆmst）１５１、チャネル切り替え信号（ＣＳ）１５２などを有する。ＮＣＯデータ１５０は、ＤＤＳ３０のアキュムレータ３６へロードされるデータである。マスタークロック（Ｆmst）１５１は、ＤＤＳ３０で用いるクロックである。チャネル切り替え信号（ＣＳ）１５２は、位相切り替えスイッチ３４の信号経路（位相切り替え）を制御する信号である。チャネル切り替え信号（ＣＳ）１５２は、例えば、Ｈ（高）レベル／Ｌ（低）レベル信号であり、Ｈレベルのとき図１のような切り替え状態となりＬレベルのとき逆の切り替え状態となる。尚ここでいうチャネルは周波数バンドに対応している。
また、局部発振回路１に係わるものとして以下を有する。ＤＤＳ３０の出力信号及び端子として、四相直交信号４０（４１〜４４）及び対応する出力端子を有する。固定周波数発振器３２及び１／２分周器３３側からの出力信号及び端子として、四相直交信号５０（５１〜５４）及び対応する出力端子を有する。後者の四相直交信号５０（５１〜５４）は、ＳＳＢミキサ３１に入力される入力信号及び入力端子にも対応する。固定周波数信号６９は、固定周波数発振器３２から１／２分周器３３への出力信号である。
四相直交信号４０｛０度信号４１、１８０度信号４２、９０度信号４３、２７０度信号４４｝は、ＤＤＳ３０から出力される任意周波数の正弦波の、０度、１８０度、９０度、及び２７０度の信号であり、Ｉ（In-phase）信号、ＩＢ（In-phase Bar）信号、Ｑ（Quad-phase）信号、ＱＢ（Quad-phase Bar）信号とも呼ばれる。同様に、四相直交信号５０｛０度信号５１、１８０度信号５２、９０度信号５３、２７０度信号５４｝は、１／２分周器３３から出力される任意周波数の正弦波の、０度（Ｉ）、１８０度（ＩＢ）、９０度（Ｑ）、及び２７０度（ＱＢ）の信号である。ＤＤＳ３０において、第１のＤＡＣ３７は、正相出力端子から０度信号４１を出力し、逆相出力端子から１８０度信号４２を出力する。第２のＤＡＣ３７は、正相出力端子から９０度信号４３を出力し、逆相出力端子から２７０度信号４４を出力する。
ＳＳＢミキサ３１の入出力端子及び信号として、第１（第１種）の入力端子（四相直交信号入力端子）７０及び信号、第２（第２種）の入力端子（四相直交信号入力端子）及び信号（５０）、並びに、出力端子及び信号（６５）を有する。ＳＳＢミキサ３１の第１の入力端子７０は、ＤＤＳ３０及び位相切り替えスイッチ３４側からの４つの信号（四相直交信号４０）を入力する４つの入力端子である。第１の入力端子７０は、換言すれば、高周波信号入力端子である。ＳＳＢミキサ３１の第２の入力端子（５０）は、固定周波数発振器３２及び１／２分周器３３側からの４つの信号（四相直交信号５０）を入力する４つの入力端子である。第２の入力端子（５０）は、換言すれば、局部発振信号入力端子である。ＳＳＢミキサ３１の出力端子は、換言すれば中間周波数信号出力端子であり、ＵＷＢ搬送周波数信号６５を出力する。
ＳＳＢミキサ３１の第１種の入力端子７０は、第１の入力端子（Ｉ信号入力端子）７１、第２の入力端子（ＩＢ信号入力端子）７２、第３の入力端子（Ｑ／ＱＢ信号入力端子）７３、第４の入力端子（ＱＢ／Ｑ信号入力端子）７４からなる。第１種の入力端子７０の入力信号は、ＤＤＳ３０側からの４つの信号（四相直交信号４０）が位相切り替えスイッチ３４を経由した後の信号である。ＳＳＢミキサ３１の第２種の入力端子も同様に、四相直交信号（５０）の各々の信号に対応する第１〜第４の入力端子からなる。
ＤＤＳ３０の出力周波数をＦdds、固定周波数発振器３２の出力周波数をＦfix、１／２分周器３３の出力周波数をＦdiv、ＳＳＢミキサ３３出力周波数をＦssbとする。
＜ＵＷＢ及び出力周波数＞
次に、ＵＷＢ方式における出力周波数の設定を説明する。ＵＷＢ方式の主要諸元は以下のようになる。バンド中心周波数[ＭＨｚ]は、グループＣでは、４バンド｛6336, 6864, 7392, 7920｝、グループＡでは、３バンド｛3432, 3960, 4488｝である。１次変調方式は、ＱＰＳＫである。２次変調方式は、ＯＦＤＭである。周波数ホッピング遷移時間Ｔhop[nsec]は、９．０以下である。
ＵＷＢの７ＧＨｚ帯では、使用バンド数Ｎは、Ｎ＝４であり、各々のバンド中心周波数（Ｆ）は、Ｆ１＝６３３６ＭＨｚ、Ｆ２＝６８６４ＭＨｚ、Ｆ３＝７３９２ＭＨｚ、Ｆ４＝７９２０ＭＨｚ、と決められている。そのバンド中心周波数（Ｆ）の間隔Ｆstepは、Ｆstep＝５２８ＭＨｚである。この時、１／２分周器３３の出力周波数Ｆdivは、下記式（１）とする。
Ｆdiv＝Σ（Ｆｎ）／Ｎ＝（6336＋6864＋7392＋7920）／4＝7128[ＭＨｚ] ・・・（１）
このために、固定周波数発振器３２の出力周波数Ｆfixは、下記式（２）になるように発振させる。
Ｆfix＝Ｆdiv×２＝１４．２５６[ＧＨｚ] ・・・（２）
次に、ＤＤＳ３０の出力周波数Ｆddsは、ＵＷＢバンドの周波数Ｆ３を得るため、下記式（３）を出力させる。
Ｆdds＝｜Ｆ３−Ｆdiv｜＝｜7392−7128｜＝２６４[ＭＨｚ] ・・・（３）
この式（３）は、一般化すると、下記式（４）である。
Ｆdds＝１／２×Ｆstep＋ｍ×Ｆstep （但し、ｍ＝０，１，…，Ｎ／２−１） ・・・（４）
ここで、Ｆddsの設定方法であるが、Ｆdds、マスタークロックＦmst１５１、ＮＣＯデータ１５０の関係は、アキュムレータ３６のＮＣＯデータ長がＲacmビット、ＮＣＯデータ１５０がＤnco（０＜Ｄnco＜２Ｒacmの整数）の場合、下記式（５）である。
Ｆdds＝（Ｄnco／２Ｒacm）×Ｆmst ・・・（５）
Ｒacm＝２４、Ｆmst＝２．６[ＧＨｚ]、Ｆdds＝２６４[ＭＨｚ]の時、Ｄncoに設定すべき値を求めると、下記式（６）である。
Ｄnco＝２Ｒacm×Ｆdds／Ｆmst＝224×264×10６／（2.6×10９）＝1703532.702…… ・・・（６）
ここで、Ｄncoは整数でなければならず、Ｄnco＝1703532を設定し、式（４）より、下記式（７）である。
Ｆdds＝（1703532／224）×2.6×10９＝263.99989×10６[Ｈｚ] ・・・（７）
これは、目的の周波数２６４[ＭＨｚ]に対して、−１１０[Ｈｚ]の誤差で設定できたことになる。また、上記ＮＣＯデータ（Ｄnco）１５０は、２４ビット長のレジスタに設定されるため、２進数で表現すると、２６４[ＭＨｚ]は、ビット[２３−０]＝000110011111111001101100＝１９ＦＥＡＣ（Ｈ)（但し、（Ｈ）は１６進数を示す）である。
ＤＤＳ３０の出力（四相直交信号４０）の０度信号４１〜２７０度信号４４は、位相切り替えスイッチ３４を経由して、ＳＳＢミキサ３１に入力され、１／２分周器３３の出力（四相直交信号５０）の０度信号５１〜２７０度信号５４と混合される。
＜ＳＳＢミキサの入力端子の波形＞
ここで、図２に、ＳＳＢミキサ３１の各入力端子７０（７１〜７４）の波形を示して説明しておく。図２において、Ｓ１〜Ｓ４は、ＳＳＢミキサ３１の第１の入力端子（０度信号入力端子）７１、第２の入力端子（１８０度信号入力端子）７２、第３の入力端子（９０度信号入力端子）７３、第４の入力端子（２７０度信号入力端子）７４の入力信号波形である。図２（ａ）は下記「ノーマルモード」、図２（ｂ）は、下記「−ｓｉｎモード」である。
チャネル切り替え信号（ＣＳ）１５２はＨ（高）レベルであり、このとき、位相切り替えスイッチ３４は、ＤＤＳ３０出力の９０度信号４３がＳＳＢミキサ３１の第３の入力端子（９０度入力端子）７３へ、ＤＤＳ３０出力の２７０度信号４４がＳＳＢミキサ３１の第４の入力端子（２７０度入力端子）７４へ、各々繋がるように動作している。この接続状態を、本例では「ノーマルモード」と呼ぶ。
ノーマルモードにおいては、第１の入力端子（０度信号入力端子）７１の信号位相に対して、他の入力端子（７２，７３，７４）は、各々、１８０度、９０度、２７０度の位相差である。つまり、第１の入力端子（０度信号入力端子）７１をｃｏｓ信号とすれば、第３の入力端子（９０度信号入力端子）７３がｓｉｎ信号の関係にある。これらの入力信号（７１〜７４）は、前述のように、各々、Ｉ信号、ＩＢ信号、Ｑ信号、ＱＢ信号とも呼ばれる。
さて、図１のＳＳＢミキサ３１の出力周波数Ｆssbは、下記式（８）である。
Ｆssb＝Ｆdiv＋Ｆdds＝7128×10６＋263.99989×10６＝7391.99989×10６≒７３９２[ＭＨｚ] ・・・（８）
ここで、従来の周波数ミキサは、２つの入力周波数の和成分と差成分の両方を出力する（但し、高次数の成分を除く）。つまり上記入力周波数であれば、和成分周波数であるＦmixo1＝７３９２[ＭＨｚ]、差成分周波数であるＦmixo2＝６８６４[ＭＨｚ]、の両方を等レベルで出力することになる。
しかし、実施の形態１におけるＳＳＢミキサ３１は、上記２つの入力周波数の和成分と差成分のうち、どちらか一方（この場合は和成分の７３９２[ＭＨｚ]）しか出力しない特徴を持つミキサである。この性質ゆえに、単一側帯波ミキサ(Single Side Band Mixer)、またはイメージ除去ミキサ（Image Rejection Mixer）と呼ばれる。
このようにして、局部発振器１は、ＵＷＢ信号の４バンドの内、Ｆ３＝７３９２[ＭＨｚ]を出力できる。
ＵＷＢ信号の送信動作について述べると、上記局部発振器１からのＦ３＝７３９２[ＭＨｚ]の出力と同時に、ＯＦＤＭ処理部４は、通信制御部１１から入力された送信データ６１をもとに、ＵＷＢ方式の送信ベースバンド信号６２を生成し、変調器５に出力する。変調器５は、局部発振器１の出力（６５）であるＦ３＝７３９２[ＭＨｚ]を、送信ベースバンド信号６２で変調し、ＵＷＢ送信信号を生成して、ＨＰＡ６へ出力する。ＨＰＡ６で増幅されたＵＷＢ信号は、送受切り替えスイッチ７を経由してアンテナ８から送信される。
また、ＵＷＢ信号の受信動作について述べると、受信動作時は送受切り替えスイッチ７が受信側に切り替えられ、アンテナ８から、７ＧＨｚ帯搬送波に乗ったＵＷＢ被変調信号がＬＮＡ９に入力される。ミキサ１０はＬＮＡ９からの信号と、局部発振器１の出力（６５）であるＦ３＝７３９２[ＭＨｚ]とを混合し、受信ベースバンド信号６４を生成して、ＯＦＤＭ処理部４へ出力する。ＯＦＤＭ処理部４は、受信ベースバンド信号６４をＯＦＤＭ逆変換することで、受信データ６３を出力する。
＜Ｆ３からＦ２への切り替え＞
次に、ＵＷＢのバンド周波数を、バンド中心周波数Ｆ３＝７３９２[ＭＨｚ]からＦ２＝６８６４[ＭＨｚ]へ切り替える動作を説明する。
式（３）より、Ｆdds＝｜Ｆ２−Ｆdiv｜＝｜６８６４−７１２８｜＝２６４[ＭＨｚ]である。Ｆ１の時と周波数が同じであるから、Ｄnco＝1703532である。そして、チャネル切り替え信号１５２をＬレベルに変えると、位相切り替えスイッチ３４は、ＤＤＳ３０出力の９０度信号４３がＳＳＢミキサ３１の２７０度信号入力端子（第４の入力端子）７４へ、ＤＤＳ３０出力の２７０度信号４４がＳＳＢミキサ３１の９０度信号入力端子（第３の入力端子）７３へ、各々繋がるように動作する。この接続状態を、本例では「−ｓｉｎモード」と呼ぶ。
図２のように、−ｓｉｎモードにおいては、０度信号入力端子７１の信号位相に対して、他の入力端子（７２，７３，７４）は、各々、１８０度、２７０度、９０度の位相差である。つまり、０度信号入力端子７１をｃｏｓ信号とすれば、９０度信号入力端子７３が−ｓｉｎ信号の関係にある。
このように、入力信号の位相が変化すると、前述したように、ＳＳＢミキサ３１の性質から、ＳＳＢミキサ３１の出力に現れる和成分と差成分が逆転する。つまり、和成分であったのが差成分に変わるため、ＳＳＢミキサ３１の出力周波数Ｆssbは、下記式（９）となる。
Ｆssb＝Ｆdiv−Ｆdds＝7128×10６−263.99989×10６＝6864.0001×10６≒6864[ＭＨｚ] ・・・（９）
このようにして、局部発振器１は、ＵＷＢ信号バンド中心周波数Ｆ３＝７３９２[ＭＨｚ]を、Ｆ２＝６８６４[ＭＨｚ]へ切り替えて出力できる。
この時の、周波数切り替え遷移時間Ｔswは、チャネル切り替え信号１５２の変化により位相切り替えスイッチ３４が切り替わる時間だけであるため、９．０[nsec]より短い。従って、ＵＷＢの周波数ホッピング遷移時間Ｔhop＝９．０[nsec]に対して、下記式（１０）を満たす。
Ｔsw＜Ｔhop ・・・（１０）
図３に、局部発振回路１における各部の信号スペクトラムを示し、この周波数切り替えの動作を説明する。図３（ａ）は、ＤＤ３０の出力（四相直交信号４０）の各信号のスペクトラム、図３（ｂ）は、１／２分周器３３の出力（四相直交信号５０）の各信号のスペクトラム、図３（ｃ）は、ＳＳＢミキサ３３及び局部発振回路１の出力（６５）の各信号のスペクトラム、をそれぞれ示す。また、図３（ａ）〜（ｃ）の関係において、上から順に、ノーマルモードにおけるＦ３出力の場合、−ｓｉｎモードにおけるＦ２出力の場合、ノーマルモードにおけるＦ４出力の場合、−ｓｉｎモードにおけるＦ１出力の場合、をそれぞれ示す。
ノーマルモード時は、ＤＤＳ３０の２６４[ＭＨｚ]出力３０１と、１／２分周器３３の７１２８[ＭＨｚ]出力３０２とが、ＳＳＢミキサ３１で混合され、ＳＳＢミキサ３１の７３９２[ＭＨｚ]出力３０３が出力される。
ノーマルモードから−ｓｉｎモードに切り替わると、ＤＤＳ３０の２６４[ＭＨｚ]出力３０１と、１／２分周器３３の７１２８[ＭＨｚ]出力３０２とがＳＳＢミキサ３１で混合されるが、その出力は６８６４[ＭＨｚ]３０５に変わる。
＜Ｆ３からＦ４への切り替え＞
次に、ＵＷＢのバンド周波数を、バンド中心周波数Ｆ３＝７３９２[ＭＨｚ]からＦ４＝７９２０「ＭＨｚ」へ切り替える動作を説明する。
まず現在はＦ３を発振しているため、チャネル切り替え信号１５２がＨレベルであり、位相切り替えスイッチ３４はノーマルモードになっている。
式（３）より、ＤＤＳ３０の第１の出力周波数Ｆdds＝｜Ｆ４−Ｆdiv｜＝｜７９２０−７１２８｜＝７９２[ＭＨｚ]である。また、Ｄnco＝２２４×792×10６／（2.6×10９）＝5110598.105……≒5110598である。また、ＤＤＳ３０の第２の出力周波数Ｆdds2＝（5110598／２２４）×2.6×10９＝791.99998×10６[Ｈｚ]である。これは、目的の周波数７９２[ＭＨｚ]に対して、−２０[Ｈｚ]の誤差で設定できたことになる。
このＤnco（１５０）は、レジスタへの設定値としては、ビット[２３−０]＝010011011111101101000110＝８ＤＦＢ８６（Ｈ）である。
ＤＤＳ３０は、Ｄnco（１５０）がアキュムレータ３６に設定されると、設定された周波数がＤＡＣ３７，３８から即ち４つの出力端子から出力されるが、この設定から出力までの変更処理時間Ｔddsは、従来技術の一例を用いれば、マスタークロック（Ｆmst）１５１の２０クロック程度を要する。
ここで、この変更処理時間Ｔddsが、マスタークロック（Ｆmst）１５１の２３クロック分とすると、下記式（１１）となり、ＵＷＢの周波数ホッピング遷移時間Ｔhop＝９．０[nsec]を満たす。
Ｔdds＝２３／Ｆmst＝8.84615[nsec] ・・・（１１）
ＤＤＳ３０から出力された７９２[ＭＨｚ]信号は、ノーマルモードの位相切り替えスイッチ３４を経由して、ＳＳＢミキサ３１で１／２分周器３３の出力と混合される。
図３を用いて説明すると、ＤＤＳ３０の７９２[ＭＨｚ]出力３０６は、１／２分周器３３の７１２８[ＭＨｚ]出力３０２と混合され、局部発振器１は、７９２０[ＭＨｚ]出力３０７を出力する。
この時の周波数ホッピング遷移時間について述べると、位相切り替えスイッチ３４が切り替わる時間だけであり、式（１０）と同様に、Ｔsw＜Ｔhopである。このようにして、Ｆ３＝７３９２[ＭＨｚ]からＦ４＝７９２０[ＭＨｚ]へと出力周波数を切り替えられる。
＜Ｆ３からＦ１への切り替え＞
次に、ＵＷＢのバンド周波数を、バンド中心周波数Ｆ３＝７３９２[ＭＨｚ]からＦ１＝６３３６[ＭＨｚ]へ切り替える動作を説明する。
まず現在はＤＤＳ３０の出力が２６４[ＭＨｚ]であるが、Ｄnco（１５０）を設定して、ＤＤＳ３０の出力を７９２[ＭＨｚ]に変える。前述と同様に、この時の変更処理時間は、式（１１）より、Ｔdds＝8.84615[nsec]である。
図３に示したように、Ｆ１＝６３３６[ＭＨｚ]（３０８）を得るには、−ｓｉｎモードに変える必要があるため、位相切り替えスイッチ３４の状態をチャネル切り替え信号１５２により切り替える。この切り替え制御は、上記Ｄnco（１５０）の設定開始と同時に行う。
この位相切り替えスイッチ３４の切り替え時間をＴswとすると、Ｔsw＜Ｔddsであり、Ｆ３からＦ１への遷移時間Ｔ3-1は、Ｔ3-1＝Ｔdds、Ｔ3-1＜９．０[nsec]となり、ＵＷＢの周波数ホッピング遷移時間を満たす。
＜周波数切り替え制御＞
図４に、以上のＦ１〜Ｆ４の切り替えにおける、ＤＤＳ３０へのデータ設定動作と、位相切り替えスイッチ３４の切り替え動作との対応関係を示す。図４中、横行は切り替え前の周波数を、縦列は切り替え後の周波数を示す。各欄の上欄はＤＤＳ３０への設定動作を、下欄は位相切り替えスイッチ３４の動作を示す。また、上欄の「Ｄnco」は、周波数データを設定すること、「−」は、何もしないこと、下欄の「Nom → −Sin」は、ノーマルモードから−ｓｉｎモードへ切り替えること、及び「−Sin → Nom」は、−ｓｉｎモードからノーマルモードへ切り替えること、をそれぞれ示す。例えば、Ｆ１からＦ３へ周波数ホッピングさせる場合は、ＤＤＳ３０のデータを設定し、同時に位相切り替えスイッチ３４のモードを切り替える必要があることを示している。
以上、実施の形態１によれば、周波数ホッピング遷移時間として高速な９．０[nsec]の条件を満たして、ＵＷＢの４バンドの信号をバンド中心周波数Ｆ１〜Ｆ４で高速に切り替える周波数ホッピング動作が実現される。
（実施の形態２）
次に、図５〜図７を参照して本発明の実施の形態２を説明する。実施の形態２の無線送受信装置は、局部発振回路１の構成が実施の形態１の構成とは異なる。
図５に、実施の形態２の無線送受信装置１００を示す。実施の形態２は、局部発振回路１において、実施の形態１の局部発振回路１から位相切り替えスイッチ３４を除去し、ＤＤＳ３０の出力（四相直交信号４０）の９０度信号４３及び２７０度信号４４を、各々、ＳＳＢミキサ３１の９０度信号入力端子７３及び２７０度信号入力端子７４に接続した構成である。また、ＳＳＢミキサ３１Ｂは、実施の形態１のＳＳＢミキサ３１とは異なる構成及び動作であり、それは、ＳＳＢミキサ３１Ｂの第１種の入力端子７０｛７１〜７４｝に直流電圧が印加された場合は、１／２分周器３３からの第２種の入力端子（５０）への入力周波数を、ＳＳＢミキサ３１Ｂの出力端子から出力周波数として出力することである。
図７に、このＳＳＢミキサ３１Ｂの構成例を示す。このＳＳＢミキサ３１Ｂは、ＮＰＮバイポーラトランジスタを用いたギルバート型ミキサ回路を複数組み合わせて構成されている。
図７中、ＳＳＢミキサ３１Ｂの第２種（１／２分周器３３側から）の入力端子において、０度信号入力端子７０１（５１に対応）、１８０度信号入力端子７０２（５２に対応）、９０度信号入力端子７０７（５３に対応）、２７０度信号入力端子７０８（５４に対応）を有する。また、ＳＳＢミキサ３１Ｂの第１種（ＤＤＳ３０側から）の入力端子において、０度信号入力端子７０３（７１に対応）、１８０度信号入力端子７０４（７２に対応）、９０度信号入力端子７０９（７３に対応）、２７０度信号入力端子７１０（７４に対応）を有する。また、第１種の入力端子の各入力端子（７０３，７０４，７０９，７１０）に対応して、直流入力端子（７０５，７０６，７１１，７１２）を有する。また、ＳＳＢミキサ３１Ｂの出力端子（７１３，７１４）を有する。
１／２分周器３３からの入力周波数を出力する場合、０度信号入力端子７１対応の直流入力端子７０５（＝入力トランジスタのベース）に１．４Ｖを、１８０度信号入力端子７２対応の直流入力端子７０６（＝入力トランジスタのベース）に０．８６Ｖを印加し、同様に９０度信号入力端子７３対応の直流入力端子７１１に１．４Ｖを、２７０度信号入力端子７４対応の直流入力端子７１２に０．８６Ｖを印加すればよい。
以下、実施の形態２を、ＵＷＢの４ＧＨｚ帯の３バンドである、バンド中心周波数Ｆ５＝３４３２[ＭＨｚ]、Ｆ６＝３９６０[ＭＨｚ]、Ｆ７＝４４８８[ＭＨｚ]に適用した動作を説明する。
ＤＡＣ３７の標本化周波数Ｆsmpと、出力信号帯域Ｆdacとの理論関係式は、標本化定理より、下記式（１２）である。
Ｆdac≦Ｆsmp／２ ・・・（１２）
現実のデジタルシステムでは、この理論値は実現できず、ＤＤＳの場合、一般に、マスタークロックＦmstと、最大発振周波数Ｆddsmaxは、下記式（１３）である。
Ｆddsmax＝Ｆmst／２．５ ・・・（１３）
今、ＤＤＳ３０を、Ｆstep×２＝１０５６[ＭＨｚ]で発振させたいとする。式（１３）より、Ｆmst≧１０５６×２．５≧２６４０[ＭＨｚ]であるため、Ｆmst＝２．７[ＧＨｚ]とする。１／２分周器３３の出力周波数Ｆdivは、下記式（１４）である。
Ｆdiv＝ｍａｘ(Ｆｎ)−Ｆdds＝Ｆ７−1056＝3432[ＭＨｚ] ・・・（１４）
固定周波数発振器３２の出力周波数Ｆfixは、式（２）より、Ｆfix＝3432×２＝7864[ＭＨｚ]である。ＮＣＯデータ（Ｄnco）１５０は、式（７）より、Ｄnco＝２Ｒacm×Ｆdds／Ｆmst＝２２４×1056×10６／（2.7×10９）＝6561755.591……であり、Ｄncoは整数でなければならず、Ｄnco＝6561755を設定し、式（４）より、Ｆdds＝（6561755／２２４）×2.7×10９＝1055.9999×10６[Ｈｚ]となる。これは、目的の周波数１０５６[ＭＨｚ]に対して、−１００[Ｈｚ]の誤差で設定できたことになる。
このＤＤＳ３０の出力信号（４１〜４４）は、ＳＳＢミキサ３１Ｂで、１／２分周器３３の出力信号（５１〜５４）と混合され、式（８）より、Ｆssb＝３４３２＋１０５６＝４４８８[ＭＨｚ]（＝Ｆ７）である。
次に、出力周波数をＦ７からＦ６へ切り替える動作について述べる。
ＤＤＳ３０の出力周波数Ｆddsは、式（３）より、Ｆdds＝｜３９６０−３４３２｜＝５２８[ＭＨｚ]である。ＮＣＯデータ（Ｄnco）１５０は、式（６）より、Ｄnco＝２２４×528×10６／（2.7×10９）＝3280877.796……である。Ｄncoは整数でなければならず、Ｄnco＝3280877を設定し、式（４）より、Ｆdds＝（3280877／２２４）×2.7×10９＝527.99987×10６[Ｈｚ]である。これは、目的の周波数５２８[ＭＨｚ]に対して、−１３０[Ｈｚ]の誤差で設定できたことになる。
次に、図６に、各部の信号スペクトラムを示し、この周波数切り替えの動作を説明する。図６（ａ）は、ＤＤ３０の出力（四相直交信号４０）の各信号のスペクトラム、図６（ｂ）は、１／２分周器３３の出力（四相直交信号５０）の各信号のスペクトラム、図６（ｃ）は、ＳＳＢミキサ３３Ｂ及び局部発振回路１の出力（６５）の各信号のスペクトラム、をそれぞれ示す。また、図６（ａ）〜（ｃ）の関係において、上から順に、Ｆ５出力の場合、Ｆ６出力の場合、Ｆ７出力の場合、をそれぞれ示す。
局部発振器１（ＳＳＢミキサ３１Ｂ）が、Ｆ７＝４４８８[ＭＨｚ]を出力している時は、ＤＤＳ３０の１０５６[ＭＨｚ]出力６０３が、１／２分周器３３の３４３２[ＭＨｚ]出力６０４と混合され、４４８８[ＭＨｚ]出力６０７となっている。次に、Ｆ７からＦ６へ切り替える時では、ＤＤＳ３０の出力は、５２８[ＭＨｚ]出力６０２に変わり、１／２分周器３３の３４３２[ＭＨｚ]出力６０４と混合され、３９６０[ＭＨｚ]出力６０６に変わる。
この周波数遷移時間は、ＤＤＳ３０のデータ設定から出力までの変更処理時間Ｔddsだけであるので、式（１１）より、Ｔdds＝２３／（2.7×10９）＝8.519[nsec]、となり、ＵＷＢの周波数ホッピング遷移時間であるＴhop＝９．０[nsec]を満たす。
次に、出力周波数をＦ６からＦ５へ切り替える動作について述べる。
Ｆ５＝Ｆdivであるため、前述のＳＳＢミキサ３１Ｂの特徴・性質から、第１の入力端子７０｛７１〜７４｝に直流電圧を印加すれば、ＳＳＢミキサ３１Ｂの出力周波数がＦ５＝３４３２[ＭＨｚ]に切り替わる。
上記直流電圧の印加として、ＤＤＳ３０における第１のＤＡＣ３７に、０度信号４１出力信号＝１．４１Ｖ、１８０度信号４２出力信号＝０．８６Ｖを出力させ、また第２のＤＡＣ３８に、９０度信号４３出力信号＝１．４１Ｖ、２７０度信号４４出力信号＝０．８６Ｖを出力させる。
図６の信号スペクトラムにより、この周波数切り替えの動作を説明すると、５２８[ＭＨｚ]を出力していたＤＤＳ３０の出力が、直流電圧（６０１）に変わる。これにより、局部発振器１の出力は、３４３２[ＭＨｚ]出力６０５（＝Ｆ５）となる。
この周波数遷移時間は、ＤＡＣ３７，３８への制御からＤＤＳ３０出力までの変更処理時間Ｔddsだけであるので、式（１１）より、Ｔdds＝２３／（2.7×10９）＝8.519[nsec]となり、ＵＷＢの周波数ホッピング遷移時間であるＴhop＝９．０[nsec]を満たす。
以上、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に周波数ホッピング遷移時間として高速な９．０[nsec]の条件を満たして、ＵＷＢの３バンドの信号をバンド中心周波数Ｆ５〜Ｆ７で高速に切り替える周波数ホッピング動作が実現される。
（実施の形態３）
次に、図８〜図９を参照して本発明の実施の形態３を説明する。実施の形態３の無線送受信装置は、ＵＷＢ方式と共にＷＣＤＭＡ方式に対応した無線送受信機能及び周波数ホッピング通信機能（ＵＷＢ方式とＷＣＤＭＡ方式とで共用）を備える装置（複合通信装置）であり、ＷＣＤＭＡ方式移動体通信に加えＵＷＢ方式通信が可能である。本装置によって、例えば、屋外ではＷＣＤＭＡ方式による移動体通信サービスに接続しながら、屋内に入ったら当該サービスを切断せずに、ＵＷＢ方式による無線通信に切り替えるという、いわゆるシームレス通信を可能とするものである。なお、実施の形態３では、実施の形態２を基本とした構成を示すが、実施の形態１を基本とした構成も可能である。
図８は、実施の形態３の無線送受信装置（通信装置）１００を示している。無線送受信装置１００は、特徴的な回路として、ＵＷＢ方式とＷＣＤＭＡ方式に対応した周波数ホッピング通信用ＩＣ（１０１）を備える。ＤＤＳ方式変調器２及びＤＤＳ方式復調器３を含む回路の部分が、１つの周波数ホッピング通信用ＩＣ（１０１）として実装される。
図８の構成において、図１の実施の形態１の構成と異なる箇所を述べると、ＤＤＳ（ＤＤＳ方式）変調器２、ＤＤＳ（ＤＤＳ方式）復調器３、通信制御部（通信処理部）１１、ＷＣＤＭＡ方式ベースバンド処理部（ＢＢ部と略称する）２０、ＷＣＤＭＡ方式高出力電力増幅器（ＨＰＡ）１２、送受デュプレクサ１３、アンテナ１４、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１５、ミキサ１６、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７、１／２分周器１８、ＶＣＯ（電圧制御発振器）１９などを有する。局部発振回路１の代わりに、ＤＤＳ変調器２及びＤＤＳ復調器３などを有する。
また、信号／データとして、送信Ｉ信号（TxI）８１、送信Ｑ信号（TxQ）８２、受信Ｉ信号（RxI）８３、受信Ｑ信号（RxQ）８４、受信ＩＦ（中間周波数）信号８９、送信信号９０、ｃｏｓデータ９１、ｓｉｎデータ９２などを有する。また、前述形態と同様に、ＮＣＯデータ（Ｄnco）１５０、マスタークロック（Ｆmst）１５１、チャネル切り替え信号（ＣＳ）１５２などを有する。
ＷＣＤＭＡ方式の送信時において、通信制御部１１は、ＢＢ部２０を制御し、ＢＢ部２０は、ＷＣＤＭＡ方式の送信Ｉ信号８１及び送信Ｑ信号８２を、ＤＤＳ変調器２へ出力させ、ＮＣＯデータ（Ｄnco）１５０をＤＤＳ変調器２へ設定する。ＮＣＯ３５は、ＮＣＯデータ１５０から生成したｃｏｓデータ９１及びｓｉｎデータ９２（周波数設定パラメータに基づいた周波数の振幅データ）を、ＤＤＳ復調器３へ出力する。ＤＤＳ変調器２は、ＷＣＤＭＡ方式の変調を受けた送信信号９０をＨＰＡ１２に出力する。ＨＰＡ１２で増幅された送信信号は、送受デュプレクサ１３により帯域制限され、アンテナ１４より送信される。
図９に、ＤＤＳ変調器２及びＤＤＳ復調器３の構成を示しており、ＤＤＳ変調器２での変調動作を述べる。図９において、ＤＤＳ変調器２は、前記実施の形態と共通の箇所として、ＳＳＢミキサ３１、１／２分周器３３、ＮＣＯ３５、アキュムレータ３６、ＤＡＣ３７，３８などを有し、前記実施の形態と異なる箇所として、ｎ相ＰＳＫシンボル（ｎＰＳＫ）マッピング回路２０４、デジタル変調器２０５，２０６、２／４分周スイッチ２０７、１／２分周器２０８、周波数シンセサイザ２１１などを有する。また、データ／信号として、Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]２０９、Ｑ軸データＱdata[ｍ：０]２１０などを有する。ｎ相ＰＳＫのｎは４，８，１６，……といった値である。
制御信号により固定周波数発振器２１１の出力を切り替えてＳＳＢミキサ３１Ｂの第２種の入力端子へ出力する周波数切り替え回路として、２／４分周スイッチ２０７、１／２分周器２０８などを有する。
ＤＤＳ復調器３は、ＡＤＣ３００、デジタル復調器３０２，３０３、ｎ相ＰＳＫシンボル（ｎＰＳＫ）逆マッピング回路３０１などを有する。また、データ／信号として、Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]３１２、Ｑ軸データＱdata[ｍ：０]３１３などを有する。
前記Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]２０９などの表現において、例えばｎ＝４（即ち４相ＰＳＫ）の場合、Ｉdata[ｍ：０]＝Ｉdata[１：０]＝｛Ｉdata[１]，Ｉdata[０]｝である。また例えばｎ＝８（即ち８相ＰＳＫ）の場合、Ｉdata[ｍ：０]＝Ｉdata[２：０]＝｛Ｉdata[２]，Ｉdata[１]，Ｉdata[０]｝である。
ＷＣＤＭＡ方式では、符号拡散された送信データＳは、実数信号Ｒe{Ｓ}と、虚数信号Ｉm{Ｓ}とに分けられ、下記式（１５），（１６）で示すＱＰＳＫ変調がなされる。
Ｒe{Ｓ}×cos(ωt) ・・・（１５）
Ｉm{Ｓ}×sin(ωt) ・・・（１６）
ｎＰＳＫマッピング回路３０４は、TxI入力端子に、送信Ｉ信号（TxI）８１であるＲe{Ｓ}×cos(ωt)を入力し、TxQ入力端子に送信Ｑ信号（TxQ）８２であるＩm{Ｓ}×sin(ωt)を入力し、ＱＰＳＫ位相平面に対応した、Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]２０９、Ｑ軸データＱdata[ｍ：０]２１０を出力する。
第１のデジタル変調器２０５は、ＮＣＯ３５からの搬送波データであるｃｏｓデータ９１と、Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]２０９とを掛け合わせ、Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]２０９で変調された被変調ｃｏｓデータを生成する。このデータが第１のＤＡＣ３７によりＩ−ＩＢ信号となる。第２のデジタル変調器２０６でも同様に、ｓｉｎデータ９２とＱ軸データＱdata[ｍ：０]２１０とから非変調ｓｉｎデータを生成し、第２のＤＡＣ３８によりＱ−ＱＢ信号となる。ＤＡＣ３７，３８の出力（Ｉ−ＩＢ信号，Ｑ−ＱＢ信号）が、ＳＳＢミキサ３１の一方の第１種の入力端子に入力される。
ここで、ＳＳＢミキサ３１の他方の第２種の入力端子の入力については、ＷＣＤＭＡ通信時には、２／４分周スイッチ２０７を経由して、１／２分周器２０８側に繋がっている。この１／２分周器２０８の出力周波数Ｆdiv4は、ＷＣＭＤＡ方式で用いられるバンド１周波数のミッドＣＨ（中間チャネル）とすると、Ｆdiv4＝１９５０[ＭＨｚ]、及び下記式（１７）である。
Ｆdiv＝Ｆdiv4×２＝１９５０×２＝３９００[ＭＨｚ] ・・・（１７）
周波数シンセサイザ２１１の出力周波数Ｆsynは、下記式（１８）である。
Ｆsyn＝Ｆdiv×２＝３９００×２＝７８００[ＭＨｚ] ・・・（１８）
ＳＳＢミキサ３１は、前記Ｉ−ＩＢ信号及びＱ−ＱＢ信号と、１／２分周器２０８の出力信号とを混合し、１９５０[ＭＨｚ]を搬送波とするＷＣＤＭＡ被変調波である送信信号９０を生成し出力する。このようにして、ＷＣＤＭＡ通信の送信動作が可能である。
次に、ＷＣＤＭＡ通信の受信動作について述べる。図８において、アンテナ１４から、送受デュプレクサ１３経由で入力された受信信号は、ＬＮＡ１５により増幅されミキサ１６に入力される。ＶＣＯ１９をもとにした１／２分周器１８の出力周波数Ｆrxdivは、受信チャネルをＷＣＤＭＡのバンド１周波数のミッドＣＨ＝２１４０[ＭＨｚ]とすると、下記式（１９）である。
Ｆrxdiv＝２１４０−Ｆif＝２１４０−１００＝２０４０[ＭＨｚ] ・・・（１９）
ミキサ１６は、１００[ＭＨｚ]の信号を出力し、それがＢＰＦ１７により帯域制限されてＩＦ信号８９となり、ＤＤＳ復調器３に入力される。
図９において、ＤＤＳ復調器３のＡＤＣ３００は、ＩＦ信号８９をデジタル信号に変換し、デジタル復調器３０２，３０３へ出力する。第１のデジタル復調器３０２は、この第１の入力デジタル信号と、ＤＤＳ変調器２からのｃｏｓデータ９１とを掛け合わせ、Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]３１２を生成する。第２のデジタル復調器３０３でも同様に、第２の入力デジタル信号と、ＤＤＳ変調器２からのｓｉｎデータ９２とを掛け合わせ、Ｑ軸データＱdata[ｍ：０]３１３を生成する。
ｎＰＳＫ逆マッピング回路３０１は、ｎＰＳＫマッピング回路２０４での変換の逆変換を行うものであり、つまり、Ｉ軸データＩdata[ｍ：０]３１２をＱＰＳＫ位相平面に対応させ、受信Ｉ信号８３であるＲe{Ｓ}×cos(ωt)を出力する。またＱ軸データＱdata[ｍ：０]３１３からも同様に、受信Ｑ信号８４であるＩm{Ｓ}×sin(ωt)を出力する。
これらの受信Ｉ信号８３及び受信Ｑ信号８４は、図８のＢＢ部２０により逆拡散処理等がなされ、これにより、通信制御部１１は、受信データを得ることができる。
次に、図８において、実施の形態３の無線送受信装置が、ＷＣＤＭＡ通信からＵＷＢ通信へ切り替える動作について述べる。ＷＣＤＭＡシステムの無線特性仕様及びレイヤ１仕様は、前記非特許文献２，３に規定されている。
ＷＣＤＭＡ方式では、自らの受信周波数帯域では無い、他の周波数帯域の信号を受信するためのCompressed Modeという機能がある。このCompressed Modeでは、基地局から無線送受信装置への下り信号に、Transmission Gapという無信号期間を作り、この期間に、他の周波数をモニター受信する。
実施の形態３では、この時、通信制御部１１が、ＬＮＡ１５及びＨＰＡ１２をオフにし、送受切り替えスイッチ７を受信側に切り替え、ＯＦＤＭ処理部４を動作させる。さらに、通信制御部１１は、ＤＤＳ方式変調器２に、ＮＣＯデータ１５０を設定し、送信信号９０をＵＷＢのバンド中心周波数であるＦ６＝３９６０[ＭＨｚ]を出力させる。この動作の詳細は、実施の形態２で述べたとおりである。
この時、図９において、２／４分周スイッチ２０７は、１／２分周器３３側へ接続し、周波数シンセサイザ２１１の出力周波数Ｆsynは、下記式（２０）で決まる周波数に設定する。
Ｆsyn＝Ｆdiv×２＝３４３２×２＝６８６４[ＭＨｚ] ・・・（２０）
このようにして、ＵＷＢ信号を受信できるため、ＷＣＤＭＡ通信からＵＷＢ通信に切り替えが可能である。本実施の形態３ではＷＣＤＭＡ方式を例にしたが、同様に他の無線通信システム、例えば、ＣＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、ＦＤＭＡ方式のそれぞれにも適用可能である。
以上、実施の形態３によれば、実施の形態１や２と同様にＵＷＢシステムの信号を高速に切り替える周波数ホッピング動作が実現されると共に、他の無線通信システムとしてＷＣＤＭＡシステムの通信も共用の回路（ＤＤＳ変調器２）の動作を用いて実現される。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
本発明は、高速伝送を可能とする無線ＬＡＮシステムに用いられる、及び無線ＬＡＮと移動体通信機との複合システムに用いられる、高周波ＬＳＩ（ＲＦＩＣ）及びその通信装置やシステムなどに利用可能である。
本発明の実施の形態１における無線送受信装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１の無線送受信装置における、ＳＳＢミキサのＤＤＳ側からの四相直交信号の入力端子の信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態１の無線送受信装置及びシステムにおける、（ａ）ＤＤＳ出力、（ｂ）１／２分周器出力、（ｃ）ＳＳＢミキサ及び局部発振回路出力の各信号スペクトラムを示す図である。 本発明の実施の形態１の無線送受信装置及びシステムにおける、周波数切り替え時のデータ設定動作とスイッチ切り替え動作とを示す図である。 本発明の実施の形態２における無線送受信装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２の無線送受信装置及びシステムにおける、（ａ）ＤＤＳ出力、（ｂ）１／２分周器出力、（ｃ）ＳＳＢミキサ及び局部発振回路出力の各信号スペクトラムを示す図である。 本発明の実施の形態２の無線送受信装置における、ＳＳＢミキサの回路構成例を示す図である。 本発明の実施の形態３における無線送受信装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態３の無線送受信装置における、ＤＤＳ方式変調器及びＤＤＳ方式復調器の構成を示す図である。
符号の説明
１…局部発振回路（局部発振器）、２…ＤＤＳ方式変調器、３…ＤＤＳ方式復調器、４…ＯＦＤＭ処理部、５…変調器、６…高出力電力増幅器（ＨＰＡ）、７…送受切り替えスイッチ、８…アンテナ、９…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、１０…ミキサ、１１…通信制御部（通信処理部）、１２…ＷＣＤＭＡ方式高出力電力増幅器（ＨＰＡ）、１３…送受デュプレクサ、１４…アンテナ、１５…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、１６…ミキサ、１７…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、１８…１／２分周器、１９…ＶＣＯ（電圧制御発振器）、２０…ＷＣＤＭＡ方式ベースバンド処理部、３０…ＤＤＳ（ダイレクトデジタルシンセサイザ）、３１…シングルサイドバンドミキサ（ＳＳＢミキサ）、３２…固定周波数発振器、３３…１／２分周器、３４…位相切り替えスイッチ、３５…ＮＣＯ（数値制御発振器）、３６…アキュムレータ、３７，３８…ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）、４０…四相直交信号、４１…０度信号（Ｉ信号）、４２…１８０度信号（ＩＢ信号）、４３…９０度信号（Ｑ信号）、４４…２７０度信号（ＱＢ信号）、５０…四相直交信号、５１…０度信号（Ｉ信号）、５２…１８０度信号（ＩＢ信号）、５３…９０度信号（Ｑ信号）、５４…２７０度信号（ＱＢ信号）、６１…送信データ、６２…送信ベースバンド信号、６３…受信データ、６４…受信ベースバンド信号、６５…ＵＷＢ搬送周波数信号、７０…入力端子（四相直交信号入力端子）、７１…第１の入力端子（Ｉ信号入力端子）、７２…第２の入力端子（ＩＢ信号入力端子）、７３…第３の入力端子（Ｑ／ＱＢ信号入力端子）、７４…第４の入力端子（ＱＢ／Ｑ信号入力端子）、８１…送信Ｉ信号、８２…送信Ｑ信号、８３…受信Ｉ信号、８４…受信Ｑ信号、８９…受信ＩＦ信号、９０…送信信号、９１…ｃｏｓデータ、９２…ｓｉｎデータ、１００…無線送受信装置、１０１…周波数ホッピング通信用ＩＣ、１５０…ＮＣＯデータ（Ｄnco）、１５１…マスタークロック（Ｆmst）、１５２…チャネル切り替え信号（ＣＳ）、２０４…ｎ相ＰＳＫシンボルマッピング回路、２０５，２０６…デジタル変調器、２０７…２／４分周スイッチ、２０８…１／２分周器、２０９…Ｉ軸データ、２１０…Ｑ軸データ、２１１…周波数シンセサイザ、３００…ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）、３０１…ｎ相ＰＳＫシンボル逆マッピング回路、３０２，３０３…デジタル復調器、３１２…Ｉ軸データ、３１３…Ｑ軸データ。

Claims (4)

  1. 超広帯域信号の周波数ホッピング方式の通信機能と、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡのいずれかの分割多重アクセス方式での通信機能とを備えるものであり、
    基準クロックに同期して周波数設定パラメータに基づいた周波数の振幅データを出力する数値制御発振器と、
    高周波信号入力端子及び局部発振信号入力端子共に、互いに位相が９０度異なる、０度、９０度、１８０度、及び２７０度の四相直交信号を入力して、出力端子に和成分周波数または差成分周波数のどちらか一方だけを出力するシングルサイドバンド周波数変換器と、
    前記シングルサイドバンド周波数変換器の局部発振信号入力端子に、第２の四相直交信号を出力する固定周波数発振器と、
    ｎ相位相変調されたＩ信号及びＱ信号を前記数値制御発振器の出力を変調するためのＩデータ及びＱデータに変換するｎ相マッピング回路と、
    前記数値制御発振器の出力を、前記ｎ相マッピング回路の出力のＩデータ及びＱデータで変調するデジタル変調器と、
    前記デジタル変調器からのデジタル信号の出力をアナログ信号に変換して前記シングルサイドバンド周波数変換器の高周波信号入力端子に第１の四相直交信号として出力するＤ／Ａ変換器と、
    入力信号を標本化するＡ／Ｄ変換器と、
    前記Ａ／Ｄ変換器の出力を、前記数値制御発振器の出力で復調するデジタル復調器と、
    前記デジタル復調器が出力するＩデータ及びＱデータをｎ相位相変調されたＩ信号及びＱ信号に変換するｎ相逆マッピング回路と、
    制御信号により前記固定周波数発振器の出力を切り替えて前記シングルサイドバンド周波数変換器の局部発振信号入力端子へ出力する周波数切り替え回路とを有し、
    前記分割多重アクセス方式の通信の受信時には、前記数値制御発振器の周波数を設定し、前記分割多重アクセス方式での信号を前記Ａ／Ｄ変換器が標本化し、標本化された信号を前記デジタル復調器が前記数値制御発振器の出力と混合して復調し、復調されたＩデータ及びＱデータを前記ｎ相逆マッピング回路がｎ相位相変調されたＩ信号及びＱ信号に逆マッピングすることにより受信し、
    前記分割多重アクセス方式の通信の送信時には、前記分割多重アクセス方式での変調信号を前記ｎ相マッピング回路がＩデータ及びＱデータにマッピングし、前記デジタル変調器が前記数値制御発振器の出力を前記Ｉデータ及びＱデータで変調し、変調されたデジタル信号を前記Ｄ／Ａ変換器がアナログ信号に変換し、変換された信号を前記シングルサイドバンド周波数変換器が前記固定周波数発振器の出力信号と混合して出力することにより送信し、
    前記分割多重アクセス方式の通信から前記周波数ホッピング方式の通信へ切り替える際に、前記固定周波数発振器の周波数Ｆfixを設定し、前記周波数切り替え回路により周波数を切り替え、前記数値制御発振器の出力周波数Ｆddsを切り替えることにより、前記シングルサイドバンド周波数変換器の出力周波数を切り替えることを特徴とする周波数ホッピング通信用ＩＣ。
  2. 請求項１記載の周波数ホッピング通信用ＩＣにおいて、
    前記Ｄ／Ａ変換器と前記シングルサイドバンド周波数変換器との間に、前記Ｄ／Ａ変換器の９０度信号を前記シングルサイドバンド周波数変換器の２７０度信号入力端子へ出力し、前記Ｄ／Ａ変換器の２７０度信号を前記シングルサイドバンド周波数変換器の９０度信号入力端子へ出力するように信号位相を切り替える位相切り替え部を有し、
    前記シングルバンド周波数変換器の出力周波数を切り替える際に、前記位相切り替え部により信号位相を切り替えることにより、前記シングルバンド周波数変換器の出力周波数を、和成分周波数から差成分周波数へ、あるいは逆に差成分周波数から和成分周波数へ切り替えることを特徴とする周波数ホッピング通信用ＩＣ。
  3. 請求項２記載の周波数ホッピング通信用ＩＣにおいて、
    使用周波数としてバンド中心周波数Ｆ１からＦＮまでのＮバンドを有し、そのバンド中心周波数Ｆの間隔をＦstepとしたとき、
    Ｎ＝偶数の時、
    前記固定周波数発振器の周波数Ｆfixは、Ｆfix＝Σ（Ｆｎ）／Ｎであり、
    前記数値制御発振器の出力周波数Ｆddsは、Ｆdds＝１／２×Ｆstep＋ｍ×Ｆstep（ｍ＝０，１，……，Ｎ／２−１）とし、
    Ｎ＝奇数の時、
    前記固定周波数発振器の周波数Ｆfixは、Ｆfix＝Σ（Ｆｎ）／Ｎ―Ｆstepであり、
    前記数値制御発振器の出力周波数Ｆddsは、Ｆdds＝１／２×Ｆstep＋ｍ×Ｆstep（ｍ＝１，……，（Ｎ−１）／２）とし、
    前記数値制御発振器の出力周波数を切り替えると同時に前記位相切り替え部により信号位相を切り替えて、前記シングルサイドバンド周波数変換器の出力周波数を切り替えることを特徴とする周波数ホッピング通信用ＩＣ。
  4. 請求項１記載の周波数ホッピング通信用ＩＣにおいて、
    前記シングルサイドバンド周波数変換器は、前記Ｄ／Ａ変換器の出力が直流の時に、前記固定周波数発振器の周波数を出力端子から出力するように動作し、
    使用周波数としてＦ１からＦＮまでのＮバンドを有し、そのバンド中心周波数の間隔をＦstepとしたとき、
    前記固定周波数発振器の周波数Ｆfixは、Ｆfix＝Ｆ１であり、
    前記数値制御発振器の出力周波数Ｆddsは、Ｆdds＝０[Ｈｚ]（Ｎ＝１）、Ｆdds＝Ｎ×Ｆstep（Ｎ≠１）であり、
    前記数値制御発振器の出力周波数を切り替えることにより、前記シングルサイドバンド周波数変換器の出力周波数を切り替えることを特徴とする周波数ホッピング通信用ＩＣ。
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