JPH0621722A - 受信機 - Google Patents

受信機

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JPH0621722A
JPH0621722A JP19901892A JP19901892A JPH0621722A JP H0621722 A JPH0621722 A JP H0621722A JP 19901892 A JP19901892 A JP 19901892A JP 19901892 A JP19901892 A JP 19901892A JP H0621722 A JPH0621722 A JP H0621722A
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JP
Japan
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frequency
signal
channel
digital
signals
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JP19901892A
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English (en)
Inventor
Mamoru Sawahashi
衛 佐和橋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ベースバンドディジタル信号処理で、高速の
チャネル切り換えが可能で、回路の小形化に適した受信
機を提供する。 【構成】 中心周波数の異なる複数のRF信号に対し
て、共通の周波数シンセサイザ104により各チャネル
に応じて中心周波数の異なった中間周波(IF)信号を
発生する周波数変換器103と、これらのIF信号を帯
域制限する中心周波数の異なった複数のフィルタ106
と、これらの信号を増幅するリミタ増幅器あるいはAG
C増幅器107と、変調信号をI,Q両チャネル信号に
変換する直交検波手段109,110,111,112
と、これらのI,Q両チャネル信号をA/D変換器11
5,116によりディジタル変換し、更にそれぞれ中心
周波数でサンプリングし、中心周波数が零の折り返し信
号を用いて変調信号成分を取り出すディジタルフィルタ
119,120で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル無線通信に
おける基地局装置の受信機等の複数のチャネルの受信信
号が同時に入力した場合の受信機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】陸上移動通信において数百kbps以上の高
速伝送を行う場合には、多重波伝搬による周波数選択性
フェージングによって伝搬特性の劣化が生じる。この周
波数選択性フェージングに起因するレベル(CNR)が
高くても軽減困難な誤り(フロア誤り)はバースト誤り
が支配的であり、フロア誤りを訂正するためにバースト
誤りに誤り訂正能力の大きい訂正符号であるリードソロ
モン符号等の誤り訂正符号が用いられる。フェージング
周波数が低くてバースト全体のレベルが低下した場合に
は、誤り訂正を行っても誤りを訂正することはできなく
なる。従って、この場合には周波数ホッピング等の周波
数ダイバーシチを行ってビット単位あるいは、数ビット
単位で中心周波数をホッピングさせ、誤りをランダム化
する方法が用いられる。すなわち周波数ホッピングは、
ビットごとあるいは、フレームごとに異なる中心周波数
にホッピングさせる方法であり、移動通信に適用する場
合、周波数選択性フェージング下における周波数ダイバ
ーシチ効果とバースト誤りのランダム化の効果がある。
【0003】従来のFH(周波数ホッピング)受信機
は、周波数シンセサイザでチャネル指定する構成であ
り、安定した周波数を高速に切り替える必要がある。
【0004】図2に従来の基地局の受信機、マルチキャ
リア受信機の構成を示す。一般には各チャネルの指定に
は周波数シンセサイザが用いられ、この方法では、安定
した周波数を高速に切り換える周波数シンセサイザが必
要である。周波数シンセサイザの構成は大きく分けて、
1.直接合成方式、2.間接合成方式に分類できる。直接合
成方式は、安定な信号から高調波を発生させ、高調波間
の乗算や高調波と分周波との乗算演算により希望する周
波数成分を得る方法である。この方法は、数μs以下の
時間での周波数の高速切り換えが可能であるが、ミクサ
や乗算器の回路部品が多くなり回路規模が増加し、また
スプリアスもかなり増加し、安定した信号の合成は、極
めて困難となる。
【0005】間接合成方式は、分周器とPLLによって
出力周波数を基準周波数に同期させる方式で、直接合成
方式に比べてスプリアスは少なく、回路も小形になる。
しかし周波数の切り換え時間はループ内のLPFの時定
数よりも短くすることは不可能で、一般に数十ms〜数
sで、切り換え時間を早くしようとするとVCO出力信
号の周波数安定性は劣化する。このため、PLLの引き
込み特性を改善する方法として、(1).引き込みの時だけ
時定数を下げたり、ループ利得を上げる方法、(2).位相
比較周波数を切り換え、実効的にループ利得を切り換え
る方法、(3).第2次高調波成分を除去するためにLPF
の代わりにノッチフィルタを用いて、ループ応答特性を
改善する方法、(4).分周比を切り換える時にD/A変換
器によって希望周波数に対応するDC電圧をVCO入力
に重畳して、VCO出力周波数をできるだけ希望周波数
に近づけ、その差周波数だけを引き込ませる方法等の方
法が検討されているが、高速切り換えと周波数の安定性
の両方を実現するためには、不十分である。
【0006】現在の自動車電話システムの移動機、携帯
機で用いられている周波数シンセサイザの立ち上がり時
間は、1ms程度であり、ビット単位に周波数ホッピン
グさせる場合、発振器のホッピング速度に限度があると
データの伝送レートに制約がある。1つの周波数シンセ
サイザでは、高速のチャネル切り替えができないため
に、周波数シンセサイザを2個用意し、例えばビットご
とに中心周波数がホッピングする場合奇数ビットと偶数
ビットでチャネル指定を行う周波数シンセサイザを分け
て用いる方法もあるが、回路規模が増大する欠点があ
る。
【0007】最近ではIC化されたDDS(Direct Dig
ital Synthesizer)が各種生産されているが、このDD
Sは高速のクロック周波数で最小位相成分を積分して発
振信号を生成し、積分するステップ数を可変にすること
により、発振周波数を変化できる。従ってDDSは高速
切り替えが可能で、精度よく可変周波数信号を生成でき
るが、高速のD/A変換器が必要であり、携帯機等の移
動通信装置に適用するには消費電力の点で不利であり、
またディジタル的に位相成分を積分するために位相雑音
が出力信号に現れ、この位相雑音を低減するにはビット
数の大きなD/A変換器が必要になり、高速化、消費電
力の点で不利になる。
【0008】従って、中心周波数の異なる複数の変調信
号を高速に復調する受信機が必要になる。
【0009】また、自動車電話等の移動通信では、周波
数の有効利用のために同一周波数を繰り返し使用するた
めに無線ゾーンが狭小化していく。このため基地局の数
を増やす必要があり、従来の局舎の他に、地下鉄駅の構
内や市街地のビル等に設置しなければならなくなる。こ
のため基地局装置のより一層の小形化が必要になる。現
在の基地局変復調装置は各搬送波ごとに電力増幅器を除
く送信系、受信系が1ユニットに構成されている。送信
系については、ベースバンドディジタル信号処理により
数チャネル分の信号を周波数多重化し、1つの変調器に
より数チャネル分の変調信号を得る一括変調が可能であ
る。しかし前記のように現在では受信系が構成上、搬送
波周波数ごとに構成されるため、数チャネルの受信信号
を一括受信して初めて基地局無線装置の小形化を図るこ
とができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のFH受信機のよ
うに周波数シンセサイザで中心周波数の異なるRF変調
信号を同一周波数のIF信号に周波数変換する方法で
は、周波数の切り替え時間が周波数シンセサイザのPL
L(Phase Locked Loop)のループフィルタの時定数の制
約を受け、高速の信号に対して数ビット単位あるいはバ
ースト単位でチャネルを切り替えることは困難である。
【0011】本発明は、ベースバンドディジタル信号処
理回路で、高速のチャネル切り換えが可能で、回路の小
形化に適した無線通信に適用する基地局受信機,マルチ
キャリア受信機を実現することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、中心周
波数の異なる複数のRF信号に対して、共通の周波数シ
ンセサイザにより各チャネルに応じて中心周波数の異な
った中間周波(IF)信号を発生する周波数変換器と、
中心周波数が異なった中間周波(IF)信号を帯域制限
する中心周波数の異なった複数の帯域通過フィルタ(B
PF)と、前記BPFで帯域制限された信号を増幅する
リミタ増幅器あるいはAGC増幅器と、cos[2π(f
c +Δfn ) t+φi ]で表される変調信号をIチャネ
ル信号 cos[φi +2πt(Δfn −Δfk )]とQチ
ャネル信号 sin[φi +2πt(Δfn −Δfk )]に
変換する直交検波手段と、(ここでφi は変調成分、f
cは中間搬送波周波数、fc +Δfn はチャネルnの中
心周波数、fc +Δfk は局発発振周波数)、直交検波
されたIチャネル信号とQチャネル信号をディジタル値
に変換するA/D変換器と、ディジタル形式のIチャネ
ル信号とQチャネル信号をそれぞれ中心周波数でサンプ
リングし、中心周波数が零の折り返し信号を用いて変調
信号成分 cosφi と sinφi を取り出すディジタルフィ
ルタで構成される周波数変換フィルタと、を有する受信
機にある。
【0013】
【作用】図3に本発明の受信機の周波数領域での説明図
を示す。Σ cos[φi +2πt(fRF+Δfn )]で表
されるRF変調信号は、各チャネルに応じた中心周波数
のままで、IF帯に周波数変換され、IFフィルタで隣
接チャネルの不要信号を除去された後、リミタアンプあ
るいは、AGCアンプで−10dBm程度まで増幅され
る。増幅されたIF信号は、直交検波器で直交検波され
る。直交検波器のIチャネル出力信号Σ cos[φi +2
πt(Δfn −Δfk )]とQチャネル出力信号Σ sin
[φi +2πt(Δfn −Δfk )]は、LPFで高調
波成分を除去された後、A/D変換器でディジタル値に
変換され一括処理を行うチャネル数分、メモリ回路に蓄
えられる。各チャネル毎にデータをメモリから読みだし
て、マルチレートディジタルフィルタに入力する。
【0014】図6に本発明の受信機の周波数変換を行う
ディジタルフィルタの構成を示す。3段構成で、第1段
目はサンプリング周波数fs の周波数変換後に落ち込む
ベースバンド帯域の不要信号成分を除去する高域通過フ
ィルタ(HPF)であり、第2段目はサンプリング周波
数(Δfn −Δfk )のLPFで、周波数(Δfn −Δ
k )でサンプリングされることにより、イメージ成分
が中心周波数零のベースバンド信号が生成される。第3
段は、基底帯域以外のイメージ成分を除去するサンプリ
ング周波数fs のLPFである。通常2種類のサンプリ
ング周波数fs、(Δfn −Δfk )は整数関係になる
ように選ばれる。
【0015】図5に周波数変換を行うディジタルフィル
タの周波数特性を示す。チャネル間隔はΔfsp、信号通
過域の帯域をΔfcut とする。直交検波器の局発発振器
の周波数をnチャネルの中心にした場合の例である。第
1段目のHPFは、通過域周波数は、(fc +Δfn
Δfk −Δfcut /2)で遮断周波数はΔfsp/2であ
る。第2段目と第3段目でLPFを構成し、LPF全体
の通過域周波数は(Δfcut /2)であり、遮断周波数
は(fc +Δfn −Δfk −Δfsp/2)である。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の受信機の原理構成を示すブ
ロック図である。本発明は、中心周波数の異なる複数の
各チャネルの信号に対して、隣接チャネルの信号を減衰
させる複数のIFフィルタ106と、IF信号を所要レ
ベルまで増幅する複数のリミタアンプあるいはAGCア
ンプ107と、増幅された中心周波数の異なるIF信号
をミクサ110、ハイブリッド109、90度移相器1
11、局部発振器112で構成されるIチャネルおよび
Qチャネルの中心周波数がオフセットされたベースバン
ド信号に変換する直交検波手段と、直交検波後の高調波
成分を除去するアナログ低域通過フィルタと(LPF)
113,114と、LPF出力のベースバンド信号をデ
ィジタル値に変換するA/D変換器115,116と、
A/D変換器の多チャネルの出力データを蓄え、各チャ
ネルのデータごとに出力するメモリ回路117,118
と、各チャネルの中心周波数に応じたオフセット信号を
有するデータを中心周波数零の信号に変換するサンプリ
ング周波数の異なるディジタルフィルタ119,120
と、を備えて構成する。
【0017】準同期検波器では、クロック同期回路,搬
送波周波数誤差抽出回路,搬送波周波数誤差補償回路,
遅延検波器では、Iタイムスロッド前のデータとの位相
差を検出する回路,クロック同期回路等を含むディジタ
ル信号処理復調部121と、を備えて構成する。
【0018】本発明は、予め、中心周波数の異なるRF
信号を中心周波数がオフセットしたままでIF周波数に
周波数変換し、各チャネルごとにIF周波数帯で帯域制
限、所要のレベルまで増幅し、中心周波数がオフセット
したまま直交検波後、A/D変換器でディジタル信号に
変換し、多チャネルの信号を高速のクロック周波数でメ
モリ回路に取り込み、各チャネルのデータごとに読みだ
して、サンプリング周波数の異なるマルチレートのディ
ジタルフィルタによって高速に周波数オフセットした信
号を同一チャネル信号(周波数零)に変換し、ディジタ
ル処理で復調する。
【0019】ダブルコンバージョン方式の受信機におけ
る本発明のFH受信機の実施例を図4に示す。図中40
7は周波数シンセサイザ、408はBPF、409は増
幅器、410はミクサ、411は発振器、413は第2
IFフィルタラダー、414はリミタ増幅器あるいはA
GC増幅器、422,423はA/D変換器、424,
425はメモリ回路、426,427は周波数変換ディ
ジタルフィルタ、429はディジタル信号処理復調部、
428はクロック発生回路である。
【0020】RF変調信号は周波数シンセサイザの発振
周波数と乗算されて、第1IF周波数に周波数変換され
る。第1IFのBPF408の帯域は、第2IF周波数
のイメージ信号除去用フィルタであるので、あるチャネ
ルの全ホッピング周波数帯域を通過帯域とするよう広い
帯域でとっておく。第2IF周波数におけるリミタアン
プあるいはAGCアンプ414では、70dB以上のダ
イナミックレンジが必要であり、増幅の際に隣接チャネ
ルの妨害波の信号が歪んで受信帯域内に落ち込むため
に、予め第2IFフィルタ413で隣接チャネル信号を
十分減衰しておく必要がある。中心周波数の異なる第2
IFフィルタは例えば10MHz程度の周波数ならばセ
ラミックフィルタで構成され、数MHzまで中心周波数
を下げることができるなら、モノリシックIC化も可能
である。リミタアンプで増幅された変調信号は、周波数
オフセットしたまま、直交変調器で直交検波される。
【0021】直交検波されたI,Qチャネル信号は、L
PFで高調波成分が除去され、サンプリング周波数fs
でA/D変換器によりディジタル値に変換される。数チ
ャネル分のディジタルデータはメモリ回路に蓄積され、
メモリのサンプリング周波数のn分の1の周波数で各チ
ャネルごとに読み出される。メモリ回路から出力された
各チャネルのデータはサンプリング周波数の異なるブロ
ックから構成されるディジタルフィルタ426,427
でオフセット周波数に応じたサンプリングクロック信号
でベースバンド信号に変換され、さらに中心周波数ゼロ
の信号に変換されたI,Qチャネル信号は、ディジタル
処理復調部429で、準同期検波、あるいはベースバン
ド遅延検波される。
【0022】遅延検波は、乗算,加算演算により下式の
演算を行うことにより実行される。 cos(φn −φn-1)=cos(φn ) cos(φn-1)+sin(φn )sin( φn-1) (1) sin(φn −φn-1)=sin(φn ) cos(φn-1)−cos(φn )sin( φn-1) (2) 準同期検波は、復調データから搬送波周波数誤差を検出
し、復調データに補償することにより行われる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、中
心周波数の異なるマルチキャリア信号を、中心周波数の
異なったままベースバンド帯に周波数変換、直交検波
し、複数チャネル分のデータをメモリ回路に蓄積し、各
チャネルごとに逐次ディジタルフィルタの折り返し信号
を利用してベースバンド回路で各チャネルの中心周波数
に応じて、中心周波数ゼロのベースバンド信号に変換す
るので、従来の周波数シンセサイザを用いる方法と異な
り、高速な中心周波数の変化にも追従できる受信機を構
成できる。基地局装置の受信機,マルチキャリア受信機
を小形化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一括処理受信機原理構成図である。
【図2】従来の周波数シンセサイザでチャネル指定を行
う基地局装置受信機構成図である。
【図3】本発明の周波数領域での動作説明図である。
【図4】本発明のダブルコンバージョンタイプの受信機
の実施例である。
【図5】周波数変換ディジタルフィルタ周波数特性であ
る。
【図6】周波数変換ディジタルフィルタブロック構成図
である。
【符号の説明】 101 IF変調信号入力端子 102 データ出力端子 103 ミクサ 104 発振器 105 分配器 106 IFBPF 107 リミタ増幅器またはAGC増幅器 108 合成器 109 分配器 110 ミクサ 111 90度移相器 112 局発発振器 113 LPF 114 LPF 115 A/D変換器 116 A/D変換器 117 メモリ回路 118 メモリ回路 119 周波数変換ディジタルフィルタ 120 周波数変換ディジタルフィルタ 121 ディジタル信号処理復調部 122 クロック信号発生器 201 RF変調信号入力端子 202 データ出力端子 203 共用フィルタ 204 RF信号合成器 205 BPF 206 増幅器 207 ミクサ 208 周波数シンセサイザ 209 BPF 210 増幅器 211 ミクサ 212 発振器 213 BPF 214 リミタ増幅器,AGC増幅器 215 復調器 401 RF変調信号入力端子 402 マスタクロック入力端子 403 データ出力端子 404 BPF 405 増幅器 406 ミクサ 407 周波数シンセサイザ 408 BPF 409 増幅器 410 ミクサ 411 発振器 412 分配器 413 BPF 414 リミタ増幅器,AGC増幅器 415 合成器 416 分配器 417 ミクサ 418 90度移相器 419 局発発振器 420 LPF 421 LPF 422 A/D変換器 423 A/D変換器 424 メモリ回路 425 メモリ回路 426 周波数変換ディジタルフィルタ 427 周波数変換ディジタルフィルタ 428 クロック信号発生回路 429 ディジタル処理復調部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中心周波数の異なる複数のRF信号に対
    して、共通の周波数シンセサイザにより各チャネルに応
    じて中心周波数の異なった中間周波(IF)信号を発生
    する周波数変換器と、 中心周波数が異なった中間周波(IF)信号を帯域制限
    する中心周波数の異なった複数の帯域通過フィルタ(B
    PF)と、 前記BPFで帯域制限された信号を増幅するリミタ増幅
    器あるいはAGC増幅器と、 cos[2π(fc +Δfn ) t+φi ]で表される変調
    信号をIチャネル信号cos[φi +2πt(Δfn −Δ
    k )]とQチャネル信号 sin[φi +2πt(Δfn
    −Δfk )]に変換する直交検波手段と、 ここでφi は変調成分 fc は中間搬送波周波数 fc +Δfn はチャネルnの中心周波数 fc +Δfk は局発発振周波数 直交検波されたIチャネル信号とQチャネル信号をディ
    ジタル値に変換するA/D変換器と、 ディジタル形式のIチャネル信号とQチャネル信号をそ
    れぞれ中心周波数でサンプリングし、中心周波数が零の
    折り返し信号を用いて変調信号成分 cosφi とsinφi
    を取り出すディジタルフィルタで構成される周波数変換
    フィルタと、 を有することを特徴とする受信機。
JP19901892A 1992-07-03 1992-07-03 受信機 Withdrawn JPH0621722A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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