JP6322594B2 - 無線通信システム及び無線通信用受信機 - Google Patents
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Description
を有する。
(1)正弦波再生器36について
次に、正弦波再生器36の具体的構成及び動作について説明する。図4は、図3に示す正弦波再生器36の回路構成の説明図である。正弦波再生器36は、搬送波周波数fを有する正弦波を出力するための位相同期回路(Phase Locked Loop: PLL)41、回転周波数gを有する正弦波を出力するための位相同期回路(PLL)42、第1遅延器43a、第2遅延器43b、8個の乗算器44a〜44h、第1減算器45a、第2減算器45b、第1ローパスフィルタ(Low Pass Filter:LFP)46a、第2ローパスフィルタ(LFP)46b、及び加算器47より構成される。なお、PLL41及びPLL42は、図示しない発振器より基準となる周期的な信号を受信する。また、PLL41より出力される正弦波の信号333であるsin(2πft)と、第1低雑音増幅器(第1LNA)32aより入力される信号331及び第2低雑音増幅器(第2LNA)32bより入力される信号332、すなわち受信波とは位相が一致する保証はない。また、同様に、PLL42より出力される正弦波の信号335であるsin(2πgt)と、上記受信波と位相が一致する保証はない。そこで、搬送波周波数に対する位相ずれをα、回転周波数に対する位相ずれをβとする。ここで、α及びβは定数である。
ここで、信号331は、2cos(2πft+α)sin(2πgt+β)であり、
信号332は、2cos(2πft+α)cos(2πgt+β)である。
×2sin(2πft)sin(2πgt)
={sin(4πft+α)−sin(α)}
×{cos(4πgt+β)−cos(β)}
乗算器44bは、信号332に正弦波の信号333を乗算し、後段の乗算器44fへ出力する。乗算器44fは、乗算器44bからの出力に、第2遅延器43bによりPLL42からの信号335がπ/2だけ遅延(位相シフト)された信号336を乗算し、信号338を後段の第1減算器45aへ出力する。ここで、信号336は、sin(2πgt)である信号335をπ/2だけ遅延されることにより、余弦波の信号であるcos(2πgt)となる。すなわち、第2遅延器43bは、正弦波を余弦波に変換する。また、第1減算器45aに入力される信号338は以下のB1の値となる。
×2sin(2πft)cos(2πgt)
={sin(4πft+α)−sin(α)}
×{cos(4πgt+β)+cos(β)}
第1減算器45aは、入力される信号337(A1)より信号338(B1)を減算し、減算結果の信号341(A1−B1)を後段の第1ローパスフィルタ46aへ出力する。ここで、第1減算器45aより出力される信号341(A1−B1)は、以下の値となる。
このように、第1減算器45aより出力される信号341は、sin(4πft+α)の時間変化成分を含む。
=sin(α+β)+sin(α−β)
このように、信号343は、時間変化成分(周波数成分)がカットされた一定値(定数部)となる。
×2cos(2πft)cos(2πgt)
={cos(4πft+α)+cos(α)}
×{sin(4πgt+β)+sin(β)}
乗算器44dは、信号332に、第1遅延器43aによりPLL41からの信号333がπ/2だけ遅延(位相シフト)された信号334を乗算し、後段の乗算器44hへ出力する。ここで、信号334は、cos(2πft)となる。乗算器44hは、乗算器44dからの出力に、PLL42からの正弦波の信号335、すなわち、sin(2πgt)を乗算し、信号340を後段の第2減算器45bへ出力する。ここで信号340は以下のB2の値となる。
×2cos(2πft)sin(2πgt)
={cos(4πft+α)+cos(α)}
×{sin(4πgt+β)−sin(β)}
第2減算器46bは、入力される信号339(A2)より信号340(B2)を減算し、減算結果の信号342(A2−B2)を後段の第2ローパスフィルタ46bへ出力する。ここで、第2減算器45bより出力される信号342(A2−B2)は、以下の値となる。
このように、第2減算器45bより出力される信号342は、cos(4πft+α)の時間変化成分(周波数成分)を含む。
=sin(α+β)−sin(α−β)
このように、信号343は、時間変化成分(周波数成分)がカットされた一定値(定数部)となる。
(2)余弦波再生器37について
次に、余弦波再生器37の具体的構成及び動作について説明する。図5は、図3に示す余弦波再生器37の回路構成の説明図である。余弦波再生器37は、搬送周波数fを有する正弦波を出力するための位相同期回路(PLL)51、回転周波数gを有する正弦波を出力するための位相同期回路(PLL)52、第1遅延器53a、第2遅延器53b、8個の乗算器54a〜54h、第1減算器55a、第2減算器55b、第1ローパスフィルタ56a、第2ローパスフィルタ56b、及び加算器57より構成される。なお、PLL51及びPLL52は、図示しない発振器より基準となる周期的な信号を受信する。また、上述の正弦波再生器36と同様に、PLL51より出力される正弦波の信号351であるsin(2πft)と、第1低雑音増幅器(第1LNA)32aより入力される信号331及び第2低雑音増幅器(第2LNA)32bより入力される信号332、すなわち受信波とは位相が一致する保証はない。また、同様にPLL52より出力される正弦波の信号353であるsin(2πgt)と、上記受信波と位相が一致する保証はないため、搬送周波数に対する位相ずれα、回転周波数に対する位相ずれをβとする。ここで、α及びβは定数である。
ここで、信号331は、2cos(2πft+α)sin(2πgt+β)であり、
信号332は、2cos(2πft+α)cos(2πgt+β)である。
×2cos(2πft)sin(2πgt)
={cos(4πft+α)+cos(α)}
×{cos(4πgt+β)−cos(β)}
乗算器54bは、信号332に、第1遅延器53aによりPLL51からの信号351がπ/2だけ遅延(位相シフト)された信号352(cos(2πft))を乗算し、後段の乗算器54fへ出力する。乗算器54fは、乗算器54bからの出力に、第2遅延器53bによりPLL52からの信号353がπ/2だけ遅延(位相シフト)された信号354(cos(2πgt))を乗算し、信号356を後段の第1減算器55aへ出力する。ここで信号356は以下のB3の値となる。
×2cos(2πft)cos(2πgt)
={cos(4πft+α)+cos(α)}
×{cos(4πgt+β)+cos(β)}
第1減算器55aは、入力される信号356(B3)より信号355(A3)を減算し、減算結果の信号359(B3―A3)を後段の第1ローパスフィルタ56aへ出力する。ここで、第1減算器55aより出力される信号359(B3―A3)は、以下の値となる。
このように、第1減算器55aより出力される信号359は、cos(4πft+α)の時間変化成分(周波数成分)を含む。
=cos(α+β)+cos(α−β)
このように、信号361は、時間変化成分(周波数成分)がカットされた一定値(定数部)となる。
×2sin(2πft)cos(2πgt)
={cos(4πft+α)−sin(α)}
×{cos(4πgt+β)−cos(β)}
乗算器54dは、信号332に、PLL51からの信号351(sin(2πft))を乗算し、後段の乗算器54hへ出力する。乗算器54hは、乗算器54dからの出力に、PLL52からの信号353(sin(2πgt))を乗算し、信号358を後段の第2減算器55bへ出力する。ここで信号358は以下のB4の値となる。
×2sin(2πft)sin(2πgt)
={sin(4πft+α)−sin(α)}
×{cos(4πgt+β)+cos(β)}
第2減算器55bは、入力される信号358(B4)より信号357(A4)を減算し、減算結果の信号360(B4―A4)を後段の第2ローパスフィルタ56bへ出力する。ここで、第2減算器55bより出力される信号360(B4―A4)は、以下の値となる。
このように、第2減算器55bより出力される信号360は、cos(4πgt+β)の時間変化成分(周波数成分)を含む。
=cos(α+β)−cos(α−β)
このように、信号362は、時間変化成分(周波数成分)がカットされた一定値(定数部)となる。
×2sin(2πft)sin(2πgt)
={sin(4πft+α)−sin(α)}
×{cos(2π(g+g’)t+β)−cos(2π(g−g’)+β)}
乗算器44bは、信号332に、正弦波の信号333(sin(2πft))を乗算し、後段の乗算器44fへ出力する。乗算器44fは、乗算器44bからの出力に、第2遅延器43bによりPLL42からの信号335がπ/2だけ遅延(位相シフト)された信号336(cos(2πgt))を乗算し、信号338を後段の第1減算器45aへ出力する。第1減算器45aへ入力される信号338は以下のBの値となる。
×2sin(2πft)cos(2πgt)
={sin(4πft+α)−sin(α)}
×{cos(2π(g−g’)t+β)+cos(2π(g−g’)+β)}
第1減算器45aは、入力される信号337(A)より信号338(B)を減算し、減算結果の信号341(A−B)を後段の第1ローパスフィルタ46aへ出力する。ここで、第1減算器45aより出力される信号341は、以下の値となる。
×{sin(4πft+α)−sin(α)}
このように、第1減算器45aより出力される信号341は、時間変化成分(周波数成分)を含む。そこで、第1ローパスフィルタ46aに予め設定される遮断周波数を、g−g’より小さいに設定すると、第1ローパスフィルタ46aより出力される信号は、“0”となる。なお、図4に示す、第2ローパスフィルタ46b、図5に示す余弦波再生器37を構成する第1ローパスフィルタ56a及び第2ローパスフィルタ56bにおいても同様となる。従って、所望の周波数、ここでは、回転周波数g以外の回転周波数g‘を有する電波が入力された場合、正弦波再生器36を構成する第1ローパスフィタ46aと第2ローパスフィルタ46b、及び余弦波再生器37を構成する第1ローパスフィルタ56a及び第2ローパスフィルタ56bの出力は、全て“0”となる。
2・・・送信機
3・・・受信機
21・・・送信データ出力部
22a・・・第1搬送波生成部
22b・・・第2搬送波生成部
23a・・・第1乗算器
23b・・・第2乗算器
24・・・回転波生成部
25a・・・第1電力増幅器(第1PA)
25b・・・第2電力増幅器(第2PA)
26a・・・第1送信アンテナ
26b・・・第2送信アンテナ
27a・・・第1遅延器
27b・・・第2遅延器
28・・・減算器
29,47,57・・・加算器
31a・・・第1受信アンテナ
31b・・・第2受信アンテナ
32a・・・第1低雑音増幅器(第1LNA)
32b・・・第2低雑音増幅器(第2LNA)
33・・・回転波復調部
34・・・回転位相判定部
35・・・データ受信部
36・・・正弦波再生器
37・・・余弦波再生器
41,42,51,52・・・位相同期回路(PLL)
43a,53a・・・第1遅延器
43b,53b・・・第2遅延器
44a〜44h,54a〜54h・・・乗算器
45a,55a・・・第1減算器
45b,55b・・・第2減算器
46a,56a・・・第1ローパスフィルタ
46b,56b・・・第2ローパスフィルタ
61・・・親機
62〜95・・・子機
241〜244,255,256,331〜345,351〜363・・・信号
Claims (8)
- 相互に異なる周波数を有する第1搬送波及び第2搬送波を生成する搬送波生成部と、前記第1及び第2搬送波に基づき回転波を生成する回転波生成部を有する送信機と、
受信される前記回転波に対し、所望の搬送波の周波数と同一の周波数を有する正弦波及び所望の回転周波数と同一の周波数を有する正弦波を乗算した結果に基づき、前記所望の回転周波数を有する電波を選択的に復調する回転波復調部と、前記回転波復調部の出力から前記受信された回転波の位相ずれを判定する回転位相判定部を有する受信機と、を備え、
前記回転波復調部は、
前記所望の搬送波の周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第1搬送波周波数発生部と、前記所望の回転周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第1回転周波数発生部を有し、少なくとも、前記第1搬送波周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果及び、前記第1回転周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果に基づき、前記受信された回転波に対応する正弦波を生成する正弦波再生器と、
前記所望の搬送波の周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第2搬送波周波数発生部と、前記所望の回転周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第2回転周波数発生部を有し、少なくとも、前記第2搬送波周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果及び、前記第2回転周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果に基づき、前記受信された回転波に対応する余弦波を生成する余弦波再生器と、
を有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記正弦波再生器は、前記所望の回転周波数に他の回転周波数が重畳され受信された重畳回転波と前記第1搬送波周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号及び、前記重畳回転波と前記第1回転周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号から、前記所望の回転周波数に相当する周波数成分を通過可能とするフィルタを有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記余弦波再生器は、前記所望の回転周波数に他の回転周波数が重畳され受信された重畳回転波と前記第2搬送波周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号及び、前記重畳回転波と前記第2回転周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号から、前記所望の回転周波数に相当する周波数成分を通過可能とするフィルタを有することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項2に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信機は、2つの低雑音増幅器を備え、
前記正弦波再生器は、前記低雑音増幅器を介して入力される前記回転波と前記第1搬送波周波数発生部からの正弦波とを乗算する乗算器と、前記低雑音増幅器を介して入力される前記回転波と前記第1回転周波数発生部からの正弦波とを乗算する乗算器と、を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項3に記載の無線通信システムにおいて、
前記受信機は、2つの低雑音増幅器を備え、
前記余弦波再生器は、前記低雑音増幅器を介して入力される前記回転波と前記第2搬送波周波数発生部からの正弦波とを乗算する乗算器と、前記低雑音増幅器を介して入力される前記回転波と前記第2回転周波数発生部からの正弦波とを乗算する乗算器と、を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 相互に直交配置される2つの受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信された回転波に対し、所望の搬送波の周波数と同一の周波数を有する正弦波及び所望の回転周波数と同一の周波数を有する正弦波を乗算した結果に基づき、前記所望の回転周波数を有する電波を選択的に復調する回転波復調部と、
前記回転波復調部の出力から前記受信された回転波の位相ずれを判定する回転位相判定部と、を備え、
前記回転波復調部は、
前記所望の搬送波の周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第1搬送波周波数発生部と、前記所望の回転周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第1回転周波数発生部を有し、少なくとも、前記第1搬送波周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果及び、前記第1回転周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果に基づき、前記受信された回転波に対応する正弦波を生成する正弦波再生器と、
前記所望の搬送波の周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第2搬送波周波数発生部と、前記所望の回転周波数と同一の周波数を有する正弦波を発生する第2回転周波数発生部を有し、少なくとも、前記第2搬送波周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果及び、前記第2回転周波数発生部からの正弦波と前記受信された回転波との乗算結果に基づき、前記前記受信された回転波に対応する余弦波を生成する余弦波再生器と、
を有することを特徴する無線通信用受信機。 - 請求項6に記載の無線通信用受信機において、
前記正弦波再生器は、前記所望の回転周波数に他の回転周波数が重畳され受信された重畳回転波と前記第1搬送波周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号及び、前記重畳回転波と前記第1回転周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号から、前記所望の回転周波数に相当する周波数成分を通過可能とするフィルタを有することを特徴とする無線通信用受信機。 - 請求項6に記載の無線通信用受信機において、
前記余弦波再生器は、前記所望の回転周波数に他の回転周波数が重畳され受信された重畳回転波と前記第2搬送波周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号及び、前記重畳回転波と前記第2回転周波数発生部からの正弦波との乗算結果に基づく信号から、前記所望の回転周波数に相当する周波数成分を通過可能とするフィルタを有することを特徴とする無線通信用受信機。
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