JP5650625B2 - Receiving system - Google Patents
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Description
本発明は、無線信号を受信する受信システムに関する。 The present invention relates to a receiving system for receiving a radio signal.
近年、携帯電話や無線LANなどの無線通信システムの発展に伴い、周波数需要が増大している。特に、数GHz帯の周波数帯においては稠密に周波数が割り当てられており、新たな周波数帯域を確保することが難しい。このため、既に割り当て済みの周波数の中で、「空間的」、「時間的」に使い分けることで、周波数の利用効率を上げることが検討されている。 In recent years, with the development of wireless communication systems such as mobile phones and wireless LANs, frequency demand has increased. In particular, in the frequency band of several GHz band, frequencies are densely allocated, and it is difficult to secure a new frequency band. For this reason, it has been studied to increase the frequency utilization efficiency by using “spatial” and “temporal” among the already assigned frequencies.
この実現には、利用状況により変化する利用可能な周波数帯域を把握した後に通信として使用する、コグニティブ無線システムや、様々な無線規格に柔軟に対応できるソフトウェア無線技術などが期待されている。求められるセンシング用の無線受信機には、低い受信レベルの信号を高精度に受信でき、他のシステムが存在しないことを検出できることが要求される。 For this realization, a cognitive radio system that is used as communication after grasping an available frequency band that changes depending on the use situation, software radio technology that can flexibly cope with various radio standards, and the like are expected. A required wireless receiver for sensing is required to be able to receive a signal with a low reception level with high accuracy and to detect the absence of another system.
従来の無線受信機は低雑音増幅器の前後にバンドパスフィルタを用いて所望帯域外の干渉信号を除去している。マイクロ波帯の無線機のバンドパスフィルタとしてはSAW(SURFACE ACOUSTIC WAVE:表面弾性波)フィルタや境界弾性波フィルタ、誘電体フィルタなどが使われている。SAWフィルタや境界弾性波フィルタは所望帯域外の信号の抑圧量が大きく、小型かつ低コストで量産できるため、近年の携帯電話の内蔵フィルタとして使われている(非特許文献1)。誘電体フィルタは比較的広帯域な無線信号を扱う基地局受信機などで使われている。 A conventional wireless receiver uses a bandpass filter before and after the low noise amplifier to remove interference signals outside the desired band. As a band-pass filter of a wireless device in the microwave band, a SAW (SURFACE ACOUSTIC WAVE) filter, a boundary acoustic wave filter, a dielectric filter, and the like are used. SAW filters and boundary acoustic wave filters are used as built-in filters in recent mobile phones because they have a large amount of suppression of signals outside the desired band, and can be mass-produced at a small size and low cost (Non-patent Document 1). Dielectric filters are used in base station receivers that handle relatively broadband wireless signals.
従来の無線受信機は、1チャンネルのみを受信する携帯端末などでは、回路部品数が少なくて済むダイレクトコンバージョン型受信機が使われている(非特許文献2)。複数チャネルを同時に受信するようなシステムでは、ヘテロダインやスーパーヘテロダイン型受信機が使われる場合がある。ヘテロダインやスーパーヘテロダイン型受信機では、イメージ帯域に干渉信号が存在すると所望信号の電力判定や復調が難しくなるので、イメージ帯の干渉信号を除去するためにSAWフィルタやイメージ抑圧ミキサなどの周波数変換器を用いている(非特許文献3)。 As a conventional wireless receiver, a direct conversion type receiver that requires a small number of circuit components is used in a portable terminal that receives only one channel (Non-patent Document 2). In a system that receives multiple channels simultaneously, a heterodyne or superheterodyne receiver may be used. In heterodyne and superheterodyne receivers, if there is an interference signal in the image band, it becomes difficult to determine and demodulate the power of the desired signal. Therefore, a frequency converter such as a SAW filter or an image suppression mixer is used to remove the interference signal in the image band. (Non-patent Document 3).
しかし、様々な周波数に対応するコグニティブ無線システムやソフトウェア無線機においては、RF帯のバンドパスフィルタを用いることは受信できる周波数帯域が制限されてしまい望ましくない。周波数可変のバンドパスフィルタなども検討されているが、一般的に可変範囲が狭いこと、周波数固定のフィルタに比べて挿入損失が大きくなるという課題がある。特に低雑音増幅器の前に配置するバンドパスフィルタの挿入損失が大きいと受信機の雑音指数が増加し、微弱な信号を受信及び復調できないことがある。
また、バンドパスフィルタを用いない場合、無線受信機の周波数変換器では、局部発振器信号の整数倍の帯域において受信機が感度を持つため、高調波帯の干渉信号が混信するという課題がある。この解決方法として、ヌル点となる周波数を可変にするFIRフィルタを用いる方法などが提案されている(非特許文献4)。
However, in a cognitive radio system or software defined radio that supports various frequencies, it is not desirable to use a bandpass filter in the RF band because the frequency band that can be received is limited. A frequency variable band pass filter or the like has been studied. However, there is a problem that a variable range is generally narrow and an insertion loss is larger than a fixed frequency filter. In particular, if the insertion loss of a bandpass filter arranged in front of the low noise amplifier is large, the noise figure of the receiver increases, and a weak signal may not be received and demodulated.
Further, when a band-pass filter is not used, the frequency converter of the radio receiver has a problem that interference signals in the harmonic band interfere with each other because the receiver has sensitivity in a band that is an integral multiple of the local oscillator signal. As a solution to this problem, a method using an FIR filter that makes the frequency that becomes the null point variable has been proposed (Non-Patent Document 4).
しかしながら、非特許文献4に記載された技術を用いる場合、ヌル点となる周波数の可変範囲を広げると回路規模の増大を招いてしまう問題がある。上述のように、広帯域の無線信号を低雑音で高感度な受信を行うには様々な課題がある。 However, when the technique described in Non-Patent Document 4 is used, there is a problem that an increase in the circuit scale is caused if the variable range of the frequency that becomes the null point is expanded. As described above, there are various problems in receiving a broadband wireless signal with low noise and high sensitivity.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、様々な周波数に対応するコグニティブ無線システムやソフトウェア無線機などにおいて、低雑音で干渉信号の影響を低減した受信を行うことができる受信システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a cognitive radio system or software defined radio corresponding to various frequencies, a reception system capable of performing reception with low noise and reduced influence of an interference signal. Is to provide.
上記問題を解決するために、本発明は、周波数掃引される局部発振信号を生成する局部発振信号生成部と、入力された無線信号を前記局部発振信号と乗算することにより該無線信号を周波数変換して出力する周波数変換部と、前記周波数変換された無線信号を周波数領域の信号に変換し、変換により得られる周波数領域における信号の周波数が変化する速度と、前記局部発振信号の周波数を掃引する速度とに基づいて、前記無線信号に含まれる信号を検出し、検出した信号を分離する信号処理部とを具備することを特徴とする受信システムである。 In order to solve the above problem, the present invention provides a local oscillation signal generation unit that generates a local oscillation signal that is swept in frequency, and frequency-converts the radio signal by multiplying the local oscillation signal by the input radio signal. Output the frequency conversion unit, convert the frequency-converted radio signal into a frequency domain signal, sweep the frequency of the signal in the frequency domain obtained by the conversion, and the frequency of the local oscillation signal And a signal processing unit that detects a signal included in the wireless signal based on the speed and separates the detected signal.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、前記周波数領域における信号ごとに、該信号の周波数と、該信号が周波数を遷移する速度と、前記局部発振信号の周波数を掃引する速度とから、該信号に対する前記無線信号の周波数を算出することを特徴とする。 In the invention described above, the signal processing unit may calculate, for each signal in the frequency domain, the frequency of the signal, the speed at which the signal transitions, and the frequency of the local oscillation signal. The frequency of the radio signal corresponding to the signal is calculated from the sweeping speed.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、更に、前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を増加させる掃引をした際に、前記周波数領域における信号の周波数が増加する場合、前記検出した信号に対する前記無線信号が前記局部発振信号の下側波帯の信号であると判定し、前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を増加させる掃引をした際に、前記周波数領域における信号の周波数が減少する場合、前記検出した信号に対する前記無線信号が前記局部発振信号の上側波帯の信号であると判定し、前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を減少させる掃引をした際に、前記周波数領域における信号の周波数が減少する場合、前記検出した信号に対する前記無線信号が前記局部発振信号の下側波帯の信号であると判定し、前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を減少させる掃引をした際に、前記周波数領域における信号の周波数が増加する場合、前記検出した信号に対する前記無線信号が前記局部発振信号の上側波帯の信号であると判定することを特徴とする。 In addition, the present invention provides the signal processing unit according to the above-described invention, wherein the signal processing unit further includes a frequency of the signal in the frequency domain when the local oscillation signal generation unit performs a sweep to increase the frequency of the local oscillation signal. Is increased, the radio signal corresponding to the detected signal is determined to be a lower sideband signal of the local oscillation signal, and the local oscillation signal generation unit performs a sweep to increase the frequency of the local oscillation signal When the frequency of the signal in the frequency domain decreases, it is determined that the radio signal corresponding to the detected signal is an upper-band signal of the local oscillation signal, and the local oscillation signal generator generates the local oscillation When the frequency of the signal in the frequency domain decreases when sweeping to reduce the frequency of the signal, the radio signal relative to the detected signal is the local oscillation If the frequency of the signal in the frequency domain increases when the local oscillation signal generator sweeps to reduce the frequency of the local oscillation signal, the detection is performed. It is determined that the radio signal corresponding to the received signal is a signal in the upper side band of the local oscillation signal.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、更に、前記周波数領域における信号のうち、前記局部発振信号の周波数を掃引する速度に対して整数倍の速度で周波数が変化する信号が複数存在し、該信号の周波数が同じ時刻に0[Hz]になる場合、該信号を自システム内部で生じた高調波であると判定することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the signal processing unit further changes the frequency at a speed that is an integral multiple of the speed at which the frequency of the local oscillation signal is swept among the signals in the frequency domain. When there are a plurality of signals to be processed and the frequency of the signals becomes 0 [Hz] at the same time, it is determined that the signal is a harmonic generated in the own system.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、自システム内部で高調波が生じていると判定した場合、前記周波数変換部における利得を低下させることを特徴とする。 Moreover, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the signal processing unit reduces the gain in the frequency conversion unit when it is determined that a harmonic is generated in its own system.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、前記局部発振信号が掃引される周波数帯のうち位相雑音が少ない周波数帯における局部発振信号を乗算して周波数変換された信号を用いて、前記無線信号に含まれる信号を検出することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the signal processing unit multiplies the local oscillation signal in a frequency band with a small phase noise out of the frequency band in which the local oscillation signal is swept, and the frequency converted signal A signal included in the wireless signal is detected by using.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、更に、前記局部発振信号の周波数と、前記無線信号の搬送波の初期位相を示す情報とを用いて、前記検出した信号を復調することを特徴とする。 In the present invention, the signal processing unit may further use the frequency of the local oscillation signal and information indicating the initial phase of the carrier wave of the radio signal to detect the detected signal. It is characterized by demodulating.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、前記無線信号における周波数帯ごとに対する、使用用途、無線電力規格、無線変調方式及び該使用用途において用いられる位置を示す周波数情報を用いて、前記無線信号に含まれる信号を検出することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the signal processing unit is configured to use frequency information indicating a use application, a radio power standard, a radio modulation scheme, and a position used in the use application for each frequency band in the radio signal. A signal included in the wireless signal is detected by using.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、前記無線信号において信号を検出する対象の周波数帯に含まれる所望信号と、該対象の周波数帯以外に含まれる信号及び該所望信号のイメージ帯の信号である干渉信号とを検出し、前記周波数変換部において周波数変換された前記干渉信号の周波数と、前記所望信号の周波数とが一致しない前記局部発振信号の周波数帯を前記局部発振信号の周波数を掃引する周波数帯に選択し、選択周波数帯において前記局部発振信号を掃引させる制御を前記局部発振信号生成部に対して行うことを特徴とする。 In the invention described above, the signal processing unit may include a desired signal included in a target frequency band for detecting a signal in the radio signal, a signal included in a frequency band other than the target frequency band, and the An interference signal which is a signal in an image band of a desired signal is detected, and the frequency band of the local oscillation signal in which the frequency of the interference signal frequency-converted in the frequency converter does not match the frequency of the desired signal is The frequency of the local oscillation signal is selected as a frequency band to be swept, and the local oscillation signal generator is controlled to sweep the local oscillation signal in the selected frequency band.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、前記検出した信号の周波数の変化速度に応じた速度で周波数が掃引される周波数変換用信号を生成し、前記周波数変換用信号と前記周波数変換された無線信号とを乗算し、乗算により得られた信号に基づいて前記無線信号に含まれる信号を検出することを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the signal processing unit generates a frequency conversion signal whose frequency is swept at a speed corresponding to a change speed of the frequency of the detected signal, and the frequency conversion signal A signal is multiplied by the frequency-converted radio signal, and a signal included in the radio signal is detected based on the signal obtained by the multiplication.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記局部発振信号の周波数の変化速度に応じた速度で周波数が掃引される周波数変換用信号を生成する周波数変換用信号生成部と、前記周波数変換用信号と前記周波数変換された無線信号とを乗算し、乗算により得られた信号を出力する第2の周波数変換部とを更に備え、前記信号処理部は、前記第2の周波数変換部が出力する信号に基づいて前記無線信号に含まれる信号を検出することを特徴とする。 Further, according to the present invention, in the above-described invention, a frequency conversion signal generation unit that generates a frequency conversion signal whose frequency is swept at a speed corresponding to a frequency change speed of the local oscillation signal, and the frequency conversion And a second frequency converter that multiplies the frequency-converted radio signal by the frequency-converted radio signal and outputs the signal obtained by the multiplication, and the signal processor is output by the second frequency converter. A signal included in the wireless signal is detected based on a signal to be transmitted.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第2の周波数変換部は、アナログ信号に対して乗算を行うことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the second frequency conversion unit performs multiplication on an analog signal.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記信号処理部は、前記検出した信号に基づいて、前記局部発振信号の周波数を変化させる速度を制御することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the signal processing unit controls a speed of changing the frequency of the local oscillation signal based on the detected signal.
本発明によれば、局部発振信号の周波数を掃引する速度と、無線信号を周波数変換して得られる信号の周波数が変化する速度とから、所定の無線信号に含まれる信号を検出することができる。このとき、検出した信号に対する無線信号における周波数は、局部発振信号の周波数及び周波数を掃引する速度、及び無線信号を周波数変換して得られる信号の周波数が変化する速度から算出することができるので、無線信号において所定の周波数範囲に信号が存在するか否かの判定を行うことができる。
このように、無線信号に対してフィルタ処理を行うことなく、所定の周波数範囲に信号が存在するか否かの判定を行うことができるので、フィルタ処理における損失や雑音指数の増加を生じさせることなく、低雑音な受信処理を行うことができる。また、検出した信号が所定の周波数範囲の信号であるか、所定の周波数範囲以外の干渉信号であるかを判定できるので、無線信号から干渉信号を検出、及び分離して、干渉信号の影響を低減した受信処理を行うことができる。
According to the present invention, a signal contained in a predetermined radio signal can be detected from the speed at which the frequency of the local oscillation signal is swept and the speed at which the frequency of the signal obtained by frequency conversion of the radio signal changes. . At this time, the frequency in the radio signal with respect to the detected signal can be calculated from the frequency of the local oscillation signal and the speed at which the frequency is swept, and the speed at which the frequency of the signal obtained by frequency conversion of the radio signal changes. It can be determined whether or not a radio signal is present in a predetermined frequency range.
In this way, it is possible to determine whether or not a signal exists in a predetermined frequency range without performing filtering processing on the radio signal, thereby causing loss in filtering processing and an increase in noise figure. Therefore, low noise reception processing can be performed. In addition, since it can be determined whether the detected signal is a signal in a predetermined frequency range or an interference signal outside the predetermined frequency range, the interference signal is detected and separated from the radio signal, and the influence of the interference signal can be determined. Reduced reception processing can be performed.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における受信機(受信システム)の概要について説明する。以下の実施形態における受信機は、無線周波数帯域を中間周波数(Intermediate Frequency;IF)帯(又はベースバンド周波数帯)の信号へ周波数変換する。このとき、ある掃引速度(周波数変化速度)の局部発振信号を用いて、IF帯の信号へ周波数変換する。IF帯の信号は、掃引速度(周波数変化速度)の相違に基づいて、所望信号とイメージ波帯及び高調波帯の干渉信号とに分離され、所望信号が取り出される。ここで、掃引とは、周波数変換に用いる局部発振信号の周波数を、予め定められたステップで、ある周波数から異なる周波数に変化させることである。 Hereinafter, an overview of a receiver (reception system) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The receiver in the following embodiment frequency-converts a radio frequency band into an intermediate frequency (IF) band (or baseband frequency band) signal. At this time, the frequency is converted into an IF band signal using a local oscillation signal having a certain sweep speed (frequency change speed). The IF band signal is separated into a desired signal and an interference signal in the image band and the harmonic band based on the difference in sweep speed (frequency change speed), and the desired signal is extracted. Here, sweeping means changing the frequency of a local oscillation signal used for frequency conversion from a certain frequency to a different frequency in a predetermined step.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における受信機100の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、受信システムとしての受信機100は、広帯域LNA(Low Noise Amplifier;低雑音増幅器)110と、局部発振信号生成部120、周波数変換部130、周波数帯域制限部140と、利得調整部150と、アナログ−デジタル変換部(ADC)160と、信号処理部170とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
広帯域LNA110は、アンテナを介して受信したRF(Radio Frequency;無線周波数)信号を増幅し、増幅したRF信号を周波数変換部130に出力する。
局部発振信号生成部120は、ある周波数の局部発振信号(LO1)を生成する局部発振器121を有している。局部発振信号生成部120は、局部発振器121が生成する局部発振信号を周波数変換部130に出力する。局部発振器121は、発振周波数を予め定められた一定の速度で掃引して使うことができる。局部発振信号LO1における掃引速度をVosc1とする。
The
The local oscillation
周波数変換部130は、無線周波数帯のRF信号を、IF帯の信号に周波数変換する。周波数変換部130には、局部発振信号と、RF信号とが入力される。周波数変換部130は局部発振信号とRF信号とを乗算し、乗算によりIF帯に変換された信号を周波数帯域制限部140に出力する。
The
周波数帯域制限部140は、周波数変換部130から出力される信号に含まれるIF帯の信号を通過させ、IF帯以外の信号を減衰させて利得調整部150に出力する。
利得調整部150は、周波数帯域制限部140から出力されるIF帯の信号に対して、利得調整を行う。利得調整部150は、周波数変換部130や周波数帯域制限部140における信号処理で減衰した信号のレベルを、予め定められた電力レベルになるよう増幅し、増幅した信号をアナログ−デジタル変換部160に出力する。
The frequency
Gain adjusting
アナログ−デジタル変換部160は、予め定められたサンプリング周波数で、利得調整部150が出力する信号に対してサンプリングを行い、アナログ信号の強度に応じたデジタル信号に変換し、時系列データのデジタル信号を生成する。また、アナログ−デジタル変換部160は、生成した時系列データのデジタル信号を信号処理部170に出力する。
The analog-
信号処理部170には、アナログ−デジタル変換部160においてデジタル化された信号が入力される。信号処理部170は、入力された信号に対してフーリエ変換を行い、IF帯信号の周波数情報を算出する。周波数情報には、各周波数ごとの電力情報や、位相情報などが含まれる。
また、信号処理部170は、IF帯信号の周波数情報における時間方向の変化を測定することにより、どのRF周波数に信号が存在するかを検出する。このとき、信号処理部170は、局部発振信号LO1の周波数変化速度(掃引速度)と周波数情報とに基づいて、入力されたデジタル信号に含まれる所望信号や干渉信号などの受信信号の分離及び検出を行う。
The signal digitized by the analog-
In addition, the
図2は、本実施形態における信号処理部170の構成例を示す概略ブロック図である。同図に示すように、信号処理部170は、フーリエ変換部171、判定部172、フィルタ部173、同期部174、復調部175、及び復号/誤り訂正部176を有している。
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of the
フーリエ変換部171は、アナログ−デジタル変換部160から入力される時系列データのデジタル信号に対してフーリエ変換をして時間領域の信号に変換する。判定部172は、フーリエ変換された信号と、局部発振信号LO1の周波数変化速度に基づいて、IF帯信号において予め定めた閾値電力P0以上の電力を有する周波数成分に対応する信号のRF帯における周波数を算出し、自装置が受信したRF信号においてセンシング対象としている周波数帯に所望信号が存在するか否かを判定する。また、判定部172は、IF帯信号において閾値電力P0以上の電力を有する周波数成分に対応する信号のRF帯における周波数、電力、及び位相を検出し、検出結果を周波数情報として出力する。
フィルタ部173は、判定部172が出力する周波数情報に基づいて、時系列データのデジタル信号から所望信号を抽出する。同期部174は抽出された所望信号に対して同期をとる。復調部175は同期された信号を復調する。復号/誤り訂正部176は復調された信号に対して復号及び誤り訂正をして受信データを再生する。
The
The
なお、デジタル化された時系列データのデジタル信号から周波数情報の時間方向の変化を測定する為の信号変換方法は、フーリエ変換以外にも短時間フーリエ変換やウェーブレット変換、またウィグナー分布解析等を行う時間周波数変換方法を利用してもよい。また検出する値は相関値などの大きさでも良く、信号の電力レベルに限らない。 Note that the signal conversion method for measuring changes in the time direction of frequency information from digital signals of digitized time-series data performs short-time Fourier transform, wavelet transform, Wigner distribution analysis, etc. in addition to Fourier transform. A time frequency conversion method may be used. The value to be detected may be a magnitude such as a correlation value, and is not limited to the signal power level.
図3は、本実施形態における無線周波数帯の信号、局部発振信号、及びIF帯の信号の一例を示す図である。ここでは、局部発振信号生成部120が周波数F1を有する局部発振信号LO1を生成する場合について説明する。局部発振信号の掃引速度をVosc1とし、無線周波数帯に所望信号(RF1)と、干渉信号(RF2及びRFM)があるものとする。
図3(a)に示すように、局部発振器121が局部発振信号LO1を掃引速度Vosc1で掃引すると、局部発振信号LO1、局部発振信号LO1の2逓倍波及びN逓倍波によりIF帯に周波数変換された信号(IF1、IF2及びIFM)は、時間の経過に応じて、IF帯における周波数が遷移する。
このとき、所望信号であるIF1の周波数の単位時間当たりの遷移量は、局部発振信号LO1の掃引速度Vosc1と等しい。一方、干渉信号であるIF2及びIFMの周波数は、局部発振信号Vosc1の2倍及びM倍の速度で変化する。この遷移速度を基に所望信号IF1と、干渉信号IF2及びIFMとを分離することができる。また、ある時刻における局部発振信号の周波数に、同時刻に検出されたIF帯の信号の周波数差を加算することにより、信号処理部170が有する判定部172は検出された信号が存在した無線周波数を判定することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a radio frequency band signal, a local oscillation signal, and an IF band signal in the present embodiment. Here, a case where the local oscillation
As shown in FIG. 3A, when the
At this time, the transition amount per unit time of the frequency of IF 1 is the desired signal is equal to the sweep rate Vosc1 of the local oscillation signal LO 1. On the other hand, the frequency of the IF 2 and IF M is an interference signal varies at twice and M times the rate of the local oscillation signal Vosc1. A desired signal IF 1 the transition speed based on the interference signal IF 2 and IF M can be separated. Further, by adding the frequency difference of the IF band signal detected at the same time to the frequency of the local oscillation signal at a certain time, the
図3(b)は、図3(a)に示した掃引をした際のIF帯の信号の周波数変化を示す波形図である。同図において横軸は時間を示し、縦軸はIF帯に周波数変換した後の信号が検出された周波数を示している。同図に示すように、局部発振信号の掃引速度が、IF帯に変換された信号の周波数変化速度(傾き)として現れる。すなわち、所望信号や干渉信号などの受信信号がそれぞれの周波数帯域における線スペクトラムと仮定したとき、局部発振信号を掃引しながら周波数変換を行うことによって、線スペクトラムが時間軸上で周波数を遷移しながら観測されることになる。このとき、観測される線スペクトラムの単位時間あたりの周波数の遷移量が、局部発振信号の掃引速度と等しくなることから、当該線スペクトラムがどの周波数帯に存在するかを検出することができる。また、ある時刻のLO信号の発振周波数にそのときに観測された信号の周波数差を加算することにより、所望信号及び干渉信号の存在する周波数を判定できる。 FIG. 3B is a waveform diagram showing a frequency change of the signal in the IF band when the sweep shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the frequency at which the signal after frequency conversion to the IF band is detected. As shown in the figure, the sweep rate of the local oscillation signal appears as the frequency change rate (slope) of the signal converted into the IF band. That is, assuming that the received signal such as a desired signal and an interference signal is a line spectrum in each frequency band, the line spectrum is shifted in frequency on the time axis by performing frequency conversion while sweeping the local oscillation signal. Will be observed. At this time, since the amount of frequency transition per unit time of the observed line spectrum becomes equal to the sweep speed of the local oscillation signal, it is possible to detect in which frequency band the line spectrum exists. Further, the frequency at which the desired signal and the interference signal exist can be determined by adding the frequency difference of the signal observed at that time to the oscillation frequency of the LO signal at a certain time.
図4は、本実施形態における無線周波数帯の信号、局部発振信号、及びIF帯の信号の他の例を示す図である。ここでも、局部発振信号生成部120が周波数F1を有する局部発振信号LO1を生成する場合について説明する。局部発振信号の掃引速度をVosc1とし、無線周波数帯に信号(RF1及びRF2)があるものとする。RF1は所望信号であり局部発振信号LO1の上側波帯に位置する。RF2はイメージ帯の干渉信号であり、LO1の下側波帯に位置する。
図4(a)に示すように、局部発振器121が局部発振信号LO1を掃引速度Vosc1で掃引すると、局部発振信号LO1によりIF帯に周波数変換された信号(IF1及びIF2)は、時間の経過に応じて、IF帯における周波数が遷移する。
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a radio frequency band signal, a local oscillation signal, and an IF band signal in the present embodiment. Here, the case where the local oscillation
As shown in FIG. 4A, when the
図4(b)は、図4(a)に示した掃引をした際のIF帯の信号の周波数変化を示す波形図である。同図において横軸は時間を示し、縦軸はIF帯に周波数変換した後の信号が検出された周波数を示している。同図に示すように、局部発振信号の掃引速度が、IF帯に変換された信号の周波数変化速度(傾き)として現れる。
所望信号IF1の周波数の単位時間当たりの遷移量は、−Vosc1と等しい。一方、干渉信号IF2は、局部発振信号Vosc1の速度で変化する。つまり、遷移速度が正負逆となる。判定部172は、この遷移速度の増減の違いを元に所望信号IF1とイメージ帯の干渉信号IF2を分離することができる。
FIG. 4B is a waveform diagram showing the frequency change of the signal in the IF band when the sweep shown in FIG. 4A is performed. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the frequency at which the signal after frequency conversion to the IF band is detected. As shown in the figure, the sweep rate of the local oscillation signal appears as the frequency change rate (slope) of the signal converted into the IF band.
The amount of transition of the frequency of the desired signal IF 1 per unit time is equal to −Vosc1. On the other hand, the interference signal IF 2 is changed at a rate of the local oscillation signal Vosc1. That is, the transition speed is reversed. The
図5は、本実施形態における信号処理部170が行う所望信号及び干渉信号を検出する判定処理のフローチャートである。ここでは、局部発振信号生成部120が有する局部発振器121は、周波数が増加する方向に掃引を行う場合について説明する。
信号処理部170には、アナログ−デジタル変換部160からデジタル信号に変換された時系列データのデジタル信号と、局部発振信号の周波数及び掃引速度とが入力され、判定部172がIF帯における周波数ごとの電力情報、位相情報を検出する(ステップS101)。なお、周波数ごとの電力情報、位相情報に替えて、閾値を超える電力が検出された周波数を検出するようにしてもよい。
判定部172は、フーリエ変換された信号において、受信電力を測定し、測定した受信電力が予め定められた閾値電力P0以上の信号があるか否かを判定する(ステップS102)。判定部172は、受信電力が閾値電力P0以上の信号がない場合(ステップS102:NO)、受信信号を検出する処理を終了する。
FIG. 5 is a flowchart of determination processing for detecting a desired signal and an interference signal performed by the
The
The
一方、判定部172は、受信電力が閾値電力P0以上の信号がある場合(ステップS102:YES)、当該信号の周波数変化速度がVosc1であるか否かの判定を行い(ステップS103)、周波数変化速度がVosc1である場合(ステップS103:YES)、局部発振信号LO1で周波数変換した下側波帯(Low Side Band;LSB)成分と判定し(ステップS104)、受信信号を検出する処理を終了する。
判定部172は、信号の周波数変化速度がVosc1でない場合(ステップS103:NO)、処理をステップS105に進める。
On the other hand, when there is a signal whose reception power is equal to or higher than the threshold power P0 (step S102: YES), the
If the frequency change rate of the signal is not Vosc1 (step S103: NO), the
判定部172は、閾値電力P0以上の信号の周波数変化速度が−Vosc1であるか否かを判定し(ステップS105)、周波数変化速度が−Vosc1である場合(ステップS105:YES)、局部発振信号LO1で周波数変換した上側波帯(Upper Side Band;USB)成分と判定し(ステップS106)、受信信号を検出する処理を終了する。
一方、判定部172は、閾値電力P0以上の信号の周波数変化速度が−Vosc1でない場合(ステップS105:NO)、処理をステップS107に進める。
The
On the other hand, when the frequency change rate of the signal having the threshold power P0 or higher is not −Vosc1 (step S105: NO), the
判定部172は、閾値電力P0以上の信号の周波数変化速度がN×Vosc1であるか否かを判定し(ステップS107)、周波数変化速度がN×Vosc1である場合(ステップS107:YES)、局部発振信号LO1のN倍波で周波数変換したLSB成分と判定し(ステップS108)、受信信号を検出する処理を終了する。
一方、判定部172は、信号の周波数変化速度がN×Vosc1でない場合(ステップS107:NO)、処理をステップS109に進める。
The
On the other hand, when the frequency change rate of the signal is not N × Vosc1 (step S107: NO), the
判定部172は、閾値電力P0以上の信号の周波数変化速度が−N×Vosc1であるか否かを判定し(ステップS109)、周波数変化速度が−N×Vosc1である場合(ステップS109:YES)、当該信号を局部発振信号LO1のN倍波で周波数変換したUSB成分と判定し(ステップS110)、受信信号を検出する処理を終了する。
一方、判定部172は、信号の周波数変化速度が−N×Vosc1でない場合(ステップS109:NO)、受信信号を検出する処理を終了する。
The
On the other hand, when the frequency change rate of the signal is not −N × Vosc1 (step S109: NO), the
上述のように、判定部172は、アナログ−デジタル変換部160から入力されるIF帯のデジタル信号において、電力が閾値電力P0以上の信号の周波数変化速度と、局部発振信号LO1、2×LO1、…、N×LO1の周波数変化速度(掃引速度)とを比較する。これにより、閾値電力P0以上の電力を有する信号が、無線周波数帯におけるどの周波数の信号であるか、及び、LSB成分又はUSB成分であるかを検出することができる。
このように、周波数変化速度(掃引速度)に基づいて、局部発振信号の基本波で周波数変換されたものか、その高調波で周波数変換されたものかを特定することができる。
As described above, in the IF band digital signal input from the analog-to-
In this way, it is possible to specify whether the frequency conversion is performed using the fundamental wave of the local oscillation signal or the harmonic conversion thereof based on the frequency change speed (sweep speed).
図6は、受信機100において生じる不要波の例を示す図である。受信機100の内部では、広帯域LNA110や周波数変換部130、利得調整部150などにおいて、所望信号の高調波(不要波)が生じる場合がある。この高調波は、所望信号の電力が大きい場合、電力が大きくなる。
例えば、図6に示すように、周波数f1の所望信号が得られた際に、広帯域LNA110や周波数変換部130において、周波数f1に対して2倍の周波数2f1の高調波や、所望信号を変換したIF帯の信号の周波数fIF1に対して2倍の周波数2fIF1の高調波が生じることがある。
受信機100内部において、高調波が生じているか否かを判定する高調波検出方法について説明する。図7は、本実施形態における高調波検出方法の概要を示す図である。同図に示すように、IF周波数が0[Hz]となる点において、検出された各信号の周波数変化(傾きがVosc1、2×Vosc1、3×Vosc1)を示すグラフが交わる場合、検出された各信号は受信機100内部において生じた高調波と判定することができる。換言すると、局部発振信号の周波数掃引を行っている際に、同じ時刻(タイミング)でIF周波数が0[Hz]となる信号は、受信機100内部において生じた高調波と判定することができる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of unnecessary waves generated in the
For example, as shown in FIG. 6, when the desired signal frequency f 1 is obtained in a broadband LNA110 and
A harmonic detection method for determining whether or not harmonics are generated in the
所望信号の受信電力が大きく、受信機100において所望信号の高調波が生じる場合は、受信機100内の回路(例えば、広帯域LNA110、周波数変換部130、又は利得調整部150など)の利得調整を行うことで、高調波の発生を抑制することができる。具体的には、信号処理部170は、所望信号の高調波が生じていることを検出すると、広帯域LNA110、周波数変換部130、又は利得調整部150における利得を低下させて、高調波の発生を抑制する。
When the received power of the desired signal is large and harmonics of the desired signal are generated in the
しかし、干渉信号の受信電力が大きい場合、受信機100内の回路の利得を下げると、所望信号の受信電力が微弱なとき、所望信号を復調できなくなる恐れがある。
図8は、高調波が所望信号に対して影響を与える場合を示す概略図である。同図に示すように、干渉信号の高調波のIF帯における周波数を示すグラフと、所望信号のIF帯における周波数を示すグラフとが交わる場合、干渉信号の高調波が所望信号に干渉を与えてしまう。この場合、局部発振器121が出力する局部発振信号の周波数を、干渉信号の高調波のIF帯における周波数と、所望信号のIF帯における周波数とが重ならない周波数に変更することにより、受信機100内の回路の利得調整を行わずに干渉信号の影響を低減することができる。また、干渉信号の電力レベルに対して所望信号の電力レベルが微弱である場合には、IF帯において所望信号が干渉信号から受ける影響を低減させることができるので、電力レベルが微弱な所望信号を検出する精度をより向上させることができる。
具体的には、信号処理部170において、所望信号及び干渉信号それぞれのIF帯における周波数が重なると判定された場合、信号処理部170は、所望信号及び干渉信号それぞれのIF帯における周波数が重ならない周波数を局部発振信号LO1の周波数にさせる制御を局部発振信号生成部120に対して行う。
However, when the received power of the interference signal is large, if the gain of the circuit in the
FIG. 8 is a schematic diagram showing a case where a harmonic influences a desired signal. As shown in the figure, when the graph showing the frequency of the harmonics of the interference signal in the IF band intersects with the graph showing the frequency of the desired signal in the IF band, the interference signal harmonics interfere with the desired signal. End up. In this case, the frequency of the local oscillation signal output from the
Specifically, when the
一般に、広帯域な受信機では複数の無線信号を入力するため、広帯域LNA、周波数変換部、利得調整部などが電力飽和に近づき、高調波や相互変調歪みなどが受信機内で生じる場合がある。所望信号の信号電力が飽和に近づくと、振幅情報及び位相情報の誤差が大きくなり復調が難しくなる。また、干渉信号の電力が飽和に近づくと、その高調波や相互変調歪みが干渉成分となる。
これに対して、本実施形態における受信機100は、大きな電力の干渉信号(イメージ信号や高調波帯の無線信号)を検出した場合、広帯域LNA110、周波数変換部130、又は利得調整部150の利得調整を行うことで、受信機内で生じる高調波を抑制することができる。
In general, since a wideband receiver inputs a plurality of radio signals, a wideband LNA, a frequency converter, a gain adjuster, and the like approach power saturation, and harmonics and intermodulation distortion may occur in the receiver. As the signal power of the desired signal approaches saturation, errors in amplitude information and phase information become large and demodulation becomes difficult. Further, when the power of the interference signal approaches saturation, its harmonics and intermodulation distortion become interference components.
On the other hand, when the
上述のように、本実施形態における受信機100は、所望信号と当該所望信号のイメージ信号とを検出及び分離することができ、かつ局部発振信号LO1の高調波で周波数変換された干渉信号と所望信号とを検出及び分離することができる。このように、受信機100は、RF帯の信号に対してバンドパスフィルタやFIRフィルタを使用せずとも所望信号の検出を行うことができるので、無線周波数帯における所望信号の検出精度を向上させることができる。また、受信機100は、バンドパスフィルタやFIRフィルタを使用しないため、雑音指数を低減させることができ、微弱な所望信号も復調することができる。
なお、受信機100では、RF帯のバンドパスフィルタの帯域外抑圧量が小さくてもよいため、広帯域で低損失なフィルタを用いて干渉信号を抑圧するようにしてもよい。
As described above, the
In
なお、図5に示した判定処理において、閾値電力P0を用いて判定対象となる信号の存在を検出する周波数帯域を、ある特定の周波数帯域に限定するようにしてもよい。この場合、例えば、局部発振器121から出力される局部発振信号LO1の位相雑音が所定のレベルより低いIF帯域を、判定対象となる信号を検出する周波数帯域に選択するようにしてもよい。位相雑音に対する所定のレベルは、受信機100に要求される受信性能などに応じて予め定められる。
また、アナログ−デジタル変換の後にデジタルフィルタを用いる場合、デジタルフィルタの通過帯域を低い周波数に選択することにより無線信号を検出する精度を改善することができるため、局部発振信号LO1の位相雑音と、デジタルフィルタの通過帯域とをIF帯を選択する際の条件として用い、信号処理部170において信号を検出する周波数帯を選択するようにしてもよい。
また、受信機100内のスプリアスや、外部からの干渉信号の影響が少ない周波数帯を予め測定し、当該周波数帯を信号処理部170において信号を検出する周波数帯に選択することで、信号を検出する精度の向上に効果的である。
In the determination process shown in FIG. 5, the frequency band for detecting the presence of the signal to be determined using the threshold power P0 may be limited to a specific frequency band. In this case, for example, an IF band in which the phase noise of the local oscillation signal LO 1 output from the
In addition, when a digital filter is used after analog-to-digital conversion, the accuracy of detecting a radio signal can be improved by selecting the passband of the digital filter to be a low frequency, so that the phase noise of the local oscillation signal LO 1 and The frequency band for detecting a signal in the
Further, a signal is detected by measuring in advance a frequency band that is less affected by spurious in the
また、信号処理部170は、アナログ−デジタル変換部160から入力されるデジタル信号に対して、周波数及び電力の判定を行うだけでなく、復調を行うようにしてもよい。特に、周波数変調方式や振幅変調方式を用いて変調された信号であれば、容易に復調することができる。また、局部発振器121が出力する局部発振信号LO1の位相を制御することが出る場合、局部発振信号LO1の周波数だけでなく、RF信号の搬送波の初期位相を示す位相情報を用いて、搬送波の位相と局部発振信号LO1の位相とを同期させることにより、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying;四位相偏移変調)などの位相変調信号を受信する場合でも信号を復調することができる。この場合、信号処理部170は、閾値電力P0以上の信号を検出すると、当該信号に対する無線周波数帯における周波数を算出し、算出した周波数における初期位相を示す位相情報を用いて復調するようにする。なお、位相情報は信号を検出する無線周波数帯に応じて、信号処理部170に予め記憶させておくようにしてもよい。
In addition, the
また、信号処理部170は、無線周波数帯ごとに、使用用途や、無線電力規格、無線変調方式、当該使用用途において用いられる位置などを示す周波数利用情報を記憶するデータベースを有するようにしてもよい。このとき、信号処理部170は、図5に示した判定処理において周波数利用情報を用いてもよい。これにより、信号処理部170は、各無線周波数帯におけるRF信号の検出精度を向上させることができる。また、信号処理部170は、周波数利用情報が示す変調方式に対応する復調を行うことにより、アナログ−デジタル変換部160から入力されるデジタル信号を復調するようにしてもよい。なお、信号処理部170は、周波数利用情報を記憶するデータベースを有するサーバ装置に問い合わせて周波数利用情報を取得するようにしてもよい。
Further, the
また、上述の実施形態では、受信機100が一つの装置である構成について説明したが、これに限ることなく、複数の装置を具備する受信システムとしてもよい。
図9は、受信機100に対する変形例としての受信システム200の構成を示す概略ブロック図である。受信システム200において、図1に示した受信機100と同じ構成には同じ符号を付して、その説明を省略する。受信システム200は、受信装置210と、信号処理装置270と、受信装置210と信号処理装置270とを接続するネットワーク回線280とを具備している。受信システム200は、受信装置210と信号処理装置270との2つの装置を具備している。
受信装置210は、広帯域LNA110、局部発振信号生成部120、周波数変換部130、周波数帯域制限部140、利得調整部150、及びアナログ−デジタル変換部160を備えている。アナログ−デジタル変換部160の出力は、ネットワーク回線280を介して、受信装置210と異なる位置に設けられた信号処理装置270に伝送される。信号処理装置270は、信号処理部170と同様に、入力された信号に対してフーリエ変換を行い、IF帯信号の周波数情報を算出する。また、信号処理装置270は、IF帯信号の周波数情報における時間方向の変化を測定することにより、どのRF周波数に信号が存在するかを検出する。このとき、信号処理装置270は、局部発振信号LO1の周波数変化速度(掃引速度)と周波数情報とに基づいて、受信信号の分離及び検出を行う。
信号処理装置270が行う受信信号の分離及び検出をより高速に行うには、演算能力の高い演算装置を用いて行うことが望ましい。これに対して、受信システム200ではネットワーク回線280を介して、受信装置210と異なる位置に設けられた高性能なワークステーション等を信号処理装置270として使用することができる。また、複数の受信装置210を異なる位置に配置し、信号処理装置270を各受信装置210とネットワーク回線280を介して接続する構成は、電波の利用状況などのモニタリング結果を共有するための共通データベースの構築に好適である。
なお、受信装置210から信号処理装置270に伝送する信号は、アナログ−デジタル変換部160でデジタル信号に変換する前のアナログ信号でもよい。また、受信装置210から信号処理装置270に伝送する際には、アナログ信号伝送方式とデジタル信号伝送方式とのうちいずれの方式を選択してもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
FIG. 9 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a
The receiving
In order to perform the separation and detection of the received signal performed by the
Note that the signal transmitted from the receiving
また、上述の実施形態において、受信機100内部で生じた不要波の影響を低減する場合と同様に、受信信号に含まれる干渉信号の影響を低減するようにしてもよい。図10は、局部発振信号及びその高調波の掃引速度(傾き)の一例を示す図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸はIF帯に周波数変換した後の信号が検出された周波数を示している。所望信号の周波数変化を示すグラフと、干渉信号の周波数変化を示すグラフとが重なる領域では、受信電力の判定や復調を行う際の誤差が大きくなる。信号処理部170は、干渉信号の存在を検出した後に、当該干渉信号の影響を受ける領域が所望信号に対して生じないように、局部発振信号LO1の周波数を選択するようにしてもよい。これにより、受信電力の判定や復調の精度を高めることができる。
Further, in the above-described embodiment, the influence of the interference signal included in the reception signal may be reduced in the same manner as the case where the influence of the unnecessary wave generated inside the
また、上述の実施形態の信号処理部170は、検出した所望信号の周波数変化パターンに基づいて、周波数が変化するデジタル信号を周波数変換用信号として生成し、生成した周波数変換用信号と記録しておいた時系列データのデジタル信号とを乗算するようにしてもよい。具体的には、検出した所望信号の周波数の変化する速度がV1の場合に、掃引速度がV1の信号を周波数変換用信号として生成し、記録しておいた時系列データのデジタル信号と、生成した周波数変換用信号とを乗算する。この場合、所望信号の周波数と、周波数変換用信号の周波数とは一定となるので、周波数変換用信号が乗算されたデジタル信号において、所望信号の周波数は一定となる。一方、干渉信号の周波数は、周波数変換用信号を乗算した後においても局部発振信号の掃引速度と周波数変換用信号の掃引速度とに応じて変化する。
このように、周波数変換用信号を乗算することにより、干渉信号の中心周波数は新たな変化速度で変化し、所望信号の変化速度は0となり、中心周波数が一定となる。中心周波数が一定にされた所望信号を含むデジタル信号に対して、所望信号の帯域以外の帯域を制限するデジタルフィルタを用いて帯域制限をすることで、干渉信号を分離、除去する精度を向上させることができる。
この場合、信号処理部170を図11に示すような構成にしてもよい。図11は、信号処理部170の構成の変形例を示す概略ブロック図である。同図に示すように、図2に示した信号処理部170の構成に、周波数変換部277を新たに設けた構成となっている。周波数変換部277は、判定部172において検出された所望信号の周波数が変化する速度に基づいて、周波数変換用信号を生成する。また、周波数変換部277は、アナログ−デジタル変換部160から入力された時系列データのデジタル信号に対して、生成した周波数変換用の信号を乗算し、乗算により得られた信号をフィルタ部173に出力する。フィルタ部173では、時系列データのデジタル信号に替えて、周波数変換部277から入力される信号から所望信号を抽出する。
Further, the
In this way, by multiplying the frequency conversion signal, the center frequency of the interference signal changes at a new change speed, the change speed of the desired signal becomes zero, and the center frequency becomes constant. Improve the accuracy of separating and removing interference signals by limiting the band of a digital signal containing a desired signal with a constant center frequency using a digital filter that limits the band other than the band of the desired signal. be able to.
In this case, the
また、上述の実施形態の信号処理部170において、検出した所望信号を周波数変換用信号とし、当該周波数変換用信号と時系列データのデジタル信号とを乗算するようにしてもよい。図12は、検出した所望信号を周波数変換用信号として時系列データのデジタル信号とを乗算した場合のIF信号の周波数変化を示すグラフである。図12(a)は周波数変換用信号を乗算する前における局部発振信号及びその高調波の掃引速度(傾き)を示す図である。図12(b)は周波数変換用信号を乗算した後における局部発振信号及びその高調波の掃引速度(傾き)を示す図である。所望信号の周波数と、周波数変換用信号の周波数との差は常に一定なので、アナログ−デジタル変換部160から入力される時系列データのデジタル信号に対して周波数変換用信号を乗算することにより、変換後のデジタル信号における所望信号の周波数を同図に示すように一定にすることができる。また、所望信号の周波数を一定にすることで受信信号処理に必要な各種信号処理を一般的な処理方法を以て実施することができる。
この場合、信号処理部170を図13に示すような構成にしてもよい。図13は、信号処理部170の構成の変形例を示す概略ブロック図である。同図に示すように、図2に示した信号処理部170の構成に、周波数変換部377を新たに設けた構成となっている。周波数変換部377は、アナログ−デジタル変換部160から入力された時系列データのデジタル信号をフーリエ変換部171に出力する。また、周波数変換部377は、判定部172において検出された所望信号を周波数変換用信号として、記録しておいた時系列データのデジタル信号に乗算し、乗算結果をフィルタ部173に出力する。フィルタ部173は、時系列データのデジタル信号に替えて、周波数変換部377から入力される信号から所望信号を抽出する。
In the
In this case, the
また、上述の図13に示した信号処理部170の変形例において、検出した所望信号の周波数変化パターンに基づいて周波数変換用信号を生成し、周波数変換部377が当該周波数変換用信号を時系列データのデジタル信号に乗算するようにしてもよい。なお、周波数変化パターンには、周波数ホッピング受信機のように、周波数変換に用いる局部発振信号の変化が連続的でなく、離散的に変化する場合も含まれる。この場合においても、図12(b)に示したように所望信号の周波数を一定にすることができる。これにより、フーリエ変換後の所望信号の周波数成分を強調することができ、信号検出性能を向上させることができる。なお、検出した所望信号の周波数変化パターンは局部発振信号の周波数変化パターンと相関を有しているので、局部発振信号の周波数変化パターンに基づいて周波数変換用信号を生成してもよい。
また、検出した所望信号の周波数変化パターンと同一パターンの周波数変換用信号を用いた周波数変換は、例えば図14に示すように、デジタル信号に変換する前に行うようにしてもよい。図14は受信機100の変形例の構成を示す概略ブロック図である。受信機300は、受信機100の構成に加えて、周波数変換用信号生成部320と周波数変換部330と周波数帯域制限部340とを備えている。周波数変換用信号生成部320は、局部発振信号LO1により中間周波数へ周波数変換された所望信号の周波数変化パターンと同一パターンで周波数が変化する局部発振信号LO2を生成する。周波数変換部330は、周波数帯域制限部140が出力する信号と、局発振信号LO2とを乗算し、周波数帯域制限部140が出力する信号の周波数を変換する。周波数帯域制限部340は、周波数変換部330により周波数変換された信号のうち、センシング対象の周波数帯に対応する信号を通過させ、当該周波数帯以外の信号を減衰させて利得調整部150に出力する。このように、アナログ信号に対して周波数変換を行い、信号処理部170において所望信号の周波数を一定にさせるようにしてもよい。
Further, in the modified example of the
Further, the frequency conversion using the frequency conversion signal having the same pattern as the detected frequency change pattern of the desired signal may be performed before conversion to a digital signal as shown in FIG. 14, for example. FIG. 14 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a modified example of the
また、上述の実施形態では、無線周波数帯のRF信号をIF帯の信号に変換する構成について説明したが、これに限ることなく、無線周波数帯のRF信号をベースバンド帯の信号に変換するようにしてもよい。
また、上述の実施形態では、掃引速度を予め定めた一定の速度とした構成について説明したが、これに限ることなく、時刻の経過とともに掃引速度を変化させるようにしてもよい。掃引速度の変化のさせ方として、例えば周波数ホッピングのように周波数を離散的に変化させてもよい。
更に、信号処理部170が、判定結果又は信号の復調結果に基づいて掃引速度を制御するフィードバック制御をするようにしてもよい。例えば、信号処理部170においてFFT後の所望信号に対応する周波数スペクトルが予め定めた周波数幅以上に広がってしまう場合に、局部発振信号LO1の掃引速度を減速させてもよい。また、信号処理部170においてFFT後の所望信号に対応する周波数スペクトルの電力レベルが予め定めた電力以下になる場合に、局部発振信号LO1の掃引速度を減速させてもよい。また、信号処理部170において所望信号を復調、復号した際の符号誤り率が所定値以上の場合に、局部発振信号LO1の掃引速度を減速させてもよい。信号処理部170が検出した所望信号に基づいて局部発振信号LO1の掃引速度を減速させる制御を行うことにより、所望信号の周波数スペクトルの広がりを抑えることができ、所望信号を検出する精度を向上させることができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the radio frequency band RF signal is converted into the IF band signal has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the radio frequency band RF signal is converted into the baseband signal. It may be.
In the above-described embodiment, the configuration in which the sweep speed is set to a predetermined constant speed has been described. However, the present invention is not limited to this, and the sweep speed may be changed as time passes. As a method of changing the sweep speed, for example, the frequency may be discretely changed like frequency hopping.
Further, the
なお、本発明における受信機及び受信システムの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより所望信号の有無を判定する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 A program for realizing the functions of the receiver and the receiving system in the present invention is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed. You may perform the process which determines the presence or absence of a signal. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
100,300…受信機(受信システム)
110…広帯域LNA
120…局部発振信号生成部
121…局部発振器
130…周波数変換部(第1の周波数変換部)
140,340…周波数帯域制限部
150…利得調整部
160…アナログ−デジタル変換部
170…信号処理部
171…フーリエ変換部
172…判定部
173…フィルタ部
174…同期部
175…復調部
176…復号/誤り訂正部
200…受信システム
210…受信装置
270…信号処理装置
277,377…周波数変換部
280…ネットワーク回線
320…周波数変換用信号生成部
330…周波数変換部(第2の周波数変換部)
100, 300 ... receiver (reception system)
110 ... Broadband LNA
DESCRIPTION OF
140, 340 ... Frequency
Claims (10)
入力された無線信号を前記局部発振信号と乗算することにより該無線信号を周波数変換して出力する第1の周波数変換部と、
前記周波数変換された無線信号を周波数領域の信号に変換し、変換により得られる周波数領域における信号のうち予め定められた閾値電力以上の電力を有する信号を検出し、検出した信号ごとに、前記局部発振信号の周波数を掃引する速度に対する当該信号の周波数が変化する速度の比と前記局部発振信号の周波数との乗算結果に当該信号の周波数を加算して当該信号に対応する前記無線信号の周波数を算出する信号処理部と
を具備し、
前記信号処理部は、更に、
前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を増加させる掃引をした際に、前記周波数領域における前記閾値電力以上の電力を有する信号の周波数が増加する場合、該信号に対応する前記無線信号が前記局部発振信号の下側波帯又は前記局部発振信号の高調波の下側波帯の信号であると判定し、
前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を増加させる掃引をした際に、前記周波数領域における前記閾値電力以上の電力を有する信号の周波数が減少する場合、該信号に対応する前記無線信号が前記局部発振信号の上側波帯又は前記局部発振信号の高調波の上側波帯の信号であると判定し、
前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を減少させる掃引をした際に、前記周波数領域における前記閾値電力以上の電力を有する信号の周波数が減少する場合、該信号に対応する前記無線信号が前記局部発振信号の下側波帯又は前記局部発振信号の高調波の下側波帯の信号であると判定し、
前記局部発振信号生成部が前記局部発振信号の周波数を減少させる掃引をした際に、前記周波数領域における前記閾値電力以上の電力を有する信号の周波数が増加する場合、該信号に対応する前記無線信号が前記局部発振信号の上側波帯又は前記局部発振信号の高調波の上側波帯の信号であると判定し、
前記信号処理部は、
前記周波数領域における信号のうち前記閾値電力以上の電力を有する信号であって前記局部発振信号と同じ速度で周波数が変化する信号を所望信号として検出し、前記周波数領域における信号のうち前記閾値電力以上の電力を有する信号であって前記局部発振信号と異なる速度で周波数が変化する信号を干渉信号として検出し、
前記第1の周波数変換部において周波数変換された前記干渉信号の周波数と、前記所望信号の周波数とが一致しない前記局部発振信号の周波数帯を前記局部発振信号の周波数を掃引する周波数帯に選択し、選択した周波数帯において前記局部発振信号を掃引させる制御を前記局部発振信号生成部に対して行う
ことを特徴とする受信システム。 A local oscillation signal generator for generating a local oscillation signal to be swept in frequency;
A first frequency conversion unit for frequency-converting and outputting the radio signal by multiplying the input radio signal by the local oscillation signal;
The frequency-converted radio signal is converted into a frequency-domain signal, a signal having a power equal to or higher than a predetermined threshold power is detected from signals in the frequency domain obtained by the conversion , and the local signal is detected for each detected signal. The frequency of the radio signal corresponding to the signal is obtained by adding the frequency of the signal to the multiplication result of the ratio of the speed at which the frequency of the signal changes to the speed at which the frequency of the oscillation signal is swept and the frequency of the local oscillation signal. A signal processing unit for calculating ,
The signal processing unit further includes:
When the frequency of a signal having power equal to or higher than the threshold power in the frequency domain increases when the local oscillation signal generation unit performs a sweep to increase the frequency of the local oscillation signal, the radio signal corresponding to the signal Is determined to be a signal of a lower sideband of the local oscillation signal or a lower sideband of a harmonic of the local oscillation signal,
When the frequency of a signal having power equal to or higher than the threshold power in the frequency domain decreases when the local oscillation signal generation unit performs a sweep to increase the frequency of the local oscillation signal, the radio signal corresponding to the signal Is determined to be a signal of the upper side band of the local oscillation signal or the upper side band of the harmonic of the local oscillation signal,
When the frequency of a signal having power equal to or higher than the threshold power in the frequency domain decreases when the local oscillation signal generation unit performs a sweep to decrease the frequency of the local oscillation signal, the radio signal corresponding to the signal Is determined to be a signal of a lower sideband of the local oscillation signal or a lower sideband of a harmonic of the local oscillation signal,
When the frequency of a signal having power equal to or higher than the threshold power in the frequency domain increases when the local oscillation signal generation unit performs a sweep to decrease the frequency of the local oscillation signal, the radio signal corresponding to the signal Is determined to be a signal of the upper side band of the local oscillation signal or the upper side band of the harmonic of the local oscillation signal,
The signal processing unit
A signal having a power equal to or higher than the threshold power among signals in the frequency domain and having a frequency that changes at the same speed as the local oscillation signal is detected as a desired signal, and the signal in the frequency domain is equal to or higher than the threshold power. A signal having a power of 1 and having a frequency changing at a speed different from that of the local oscillation signal is detected as an interference signal,
The frequency band of the local oscillation signal whose frequency is not matched with the frequency of the desired signal is selected as a frequency band for sweeping the frequency of the local oscillation signal. A reception system that controls the local oscillation signal generator to sweep the local oscillation signal in a selected frequency band .
前記信号処理部は、
前記検出した信号の周波数の変化速度と同じ速度で周波数が掃引される周波数変換用信号を生成し、
前記周波数変換用信号と前記周波数変換された無線信号とを乗算し、乗算により得られた信号に基づいて前記無線信号に含まれる信号を検出する
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to claim 1 ,
The signal processing unit
Generate a frequency conversion signal in which the frequency is swept at the same speed as the frequency change speed of the detected signal,
A receiving system, wherein the frequency conversion signal is multiplied by the frequency-converted radio signal, and a signal included in the radio signal is detected based on the signal obtained by the multiplication.
前記信号処理部は、更に、
前記周波数領域における前記閾値電力以上の電力を有する信号において、前記局部発振信号に対する周波数掃引における周波数の変化量に対して整数倍の変化量で周波数が変化する信号が複数存在し、該信号の周波数が同じ時刻に0[Hz]になる場合、該信号を自システム内部で生じた高調波であると判定する
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to claim 1 ,
The signal processing unit further includes:
The signal having a power of more than the threshold power in the frequency domain, the signal of varying frequency variation of an integral multiple with respect to the change amount of the frequency in the frequency sweep for the local oscillator signal there is a plurality, the frequency of the signal When the signal becomes 0 [Hz] at the same time, it is determined that the signal is a harmonic generated in the own system.
前記信号処理部は、
自システム内部で高調波が生じていると判定した場合、前記第1の周波数変換部における利得を低下させる
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to claim 3 ,
The signal processing unit
When it is determined that harmonics are generated inside the own system, the gain in the first frequency converter is reduced.
前記信号処理部は、
前記局部発振信号が掃引される周波数帯のうち位相雑音が少ない周波数帯における局部発振信号を乗算して周波数変換された信号を用いて、前記無線信号に含まれる信号を検出する
ことを特徴とする受信システム。 A reception system according to any one of claims 3 or claim 4,
The signal processing unit
A signal contained in the radio signal is detected using a signal obtained by multiplying the local oscillation signal in a frequency band in which the phase oscillation is swept by a local oscillation signal in a frequency band with a small phase noise. Receiving system.
前記信号処理部は、更に、
前記局部発振信号の周波数と、前記無線信号の搬送波の初期位相を示す情報とを用いて、前記検出した信号を復調する
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to any one of claims 3 to 5 ,
The signal processing unit further includes:
The receiving system, wherein the detected signal is demodulated using a frequency of the local oscillation signal and information indicating an initial phase of a carrier wave of the radio signal.
前記信号処理部は、
前記無線信号における周波数帯ごとに対する、使用用途、無線電力規格、無線変調方式及び該使用用途において用いられる位置を示す周波数情報を用いて、前記無線信号に含まれる信号を検出する
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to any one of claims 3 to 6 ,
The signal processing unit
Detecting a signal included in the radio signal using frequency information indicating a use application, a radio power standard, a radio modulation scheme, and a position used in the use application for each frequency band in the radio signal. Receiving system.
前記局部発振信号の周波数の変化速度と同じ速度で周波数が掃引される周波数変換用信号を生成する周波数変換用信号生成部と、
前記周波数変換用信号と前記周波数変換された無線信号とを乗算し、乗算により得られた信号を出力する第2の周波数変換部と
を更に備え、
前記信号処理部は、
前記第2の周波数変換部が出力する信号に基づいて前記無線信号に含まれる信号を検出する
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to any one of claims 3 to 7 ,
A frequency conversion signal generator for generating a frequency conversion signal in which the frequency is swept at the same speed as the frequency change speed of the local oscillation signal;
A second frequency converter that multiplies the frequency conversion signal and the frequency-converted radio signal and outputs a signal obtained by the multiplication; and
The signal processing unit
A reception system that detects a signal included in the radio signal based on a signal output from the second frequency conversion unit.
前記第2の周波数変換部は、アナログ信号に対して乗算を行う
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to claim 8 , wherein
The second frequency conversion unit performs multiplication on an analog signal.
前記信号処理部は、
前記検出した信号の電力が予め定められた電力以下である場合、前記局部発振信号の周波数を変化させる速度を減速させる
ことを特徴とする受信システム。 The receiving system according to any one of claims 3 to 9 ,
The signal processing unit
When the detected signal power is equal to or lower than a predetermined power, the speed at which the frequency of the local oscillation signal is changed is reduced .
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